2024-03-28T23:43:48Zhttp://diposit.ub.edu/dspace-oai/requestoai:diposit.ub.edu:2445/1041932024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
In vitro Ly6Chigh monocyte generation as a novel tool for a infalmatory diseases research = Generación In vitro de monocitos LyC6high para el estudio de enfermedades inflamatorias
Calatayud Subias, Juan Antonio
Lloberas Cavero, Jorge
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Leucòcits
Inflamació
Experimentació animal
Leucocytes
Inflammation
Animal experimentation
[eng] Monocytes are composed of several subsets which differ in sizes, morphology, ontogeny, localization, gene expression, fates and functions. Two principal and functionally distinct subsets have been identified in human, mice and other species. Monocytes are key players of the innate immune system. Their implication in the early events of inflammation makes them extremely attractive to uncover the initial processes that drive multiple pathologies. In this study we present a technique for in vitro generation of Ly6Chi monocytes produced in vitro. Initially, we demonstrated that in vitro generated monocytes showed a high degree of similarity with the natural Ly6Chi monocyte population found in the blood stream of mice. The integration of FACS and real-time PCR data determined that Ly6Chi cells and peripheral blood Ly6Chi monocytes present equivalent surface markers and also confirmed the plasticity of Ly6Chi cells indicating their potential modulatory effects during inflammation. FACS data also confirmed that Ly6Chi cells were capable to differentiate, maturate and activate in vitro. Subsequently, our aim was to evaluate the migratory and differentiation capacities of Ly6Chi cells in vivo. Taking together all our results, we confirmed the infiltration capacity of in vitro-derived Ly6Chi monocytes as well as their ability to differentiate into recruited macrophages in vivo. Finally, we tested the impact that administration of Ly6Chi cells may have in the inflammation onset and progression in several in vivo models. We decided to evaluate this effect in two mice models of acute inflammation, the dinitrofenolbenzene contact-induced hypersensitivity model (DNFB model) and the Notexin-induced myoinjury model (NTX model). We decided as well to evaluate the effect of Ly6Chi cells administration in a model of septic infection with Klebsiella pneumoniae (KP model) and the chronic inflammatory model of experimental autoimmune encephalopathy (EAE model). In conclusion, considering the obtained results from this experimental project we can affirm the phenotypical, migratory and differentiation capacities of in vitro-generated Ly6Chi monocytes. Ly6Chi cells are able to induce changes in pathology progression.
2016-11-25T17:25:16Z
2016-11-25T17:25:16Z
2016-07-19
2016-11-25T17:25:21Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/104193
http://hdl.handle.net/10803/398020
eng
(c) Calatayud, 2016
info:eu-repo/semantics/openAccess
192 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1042592024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Funció de SDC2 i ERK5 en la regulació de l'expressió en la superfície cel·lular del complex TCR/CD3 i LFA-1
Rovira Clavé, Xavier
Espel Masferrer, Enric
Reina del Pozo, Manuel
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Limfòcits
Cèl·lules T
Glicoproteïnes
Lymphocytes
T cells
Glycoproteins
[cat] Els limfòcits T inicien i regulen la resposta immunitària adaptativa contra infeccions i càncers, i juguen un rol fonamental en al·lèrgies, malalties autoimmunes i rebuig de transplantaments. Aquestes funcions depenen del reconeixement d’antígens immunogènics presentats per cèl·lules presentadores d’antigen per part del complex TCR/CD3 present en la superfície cel·lular dels limfòcits T, un reconeixement que en cas de ser productiu i en concert amb senyals co-estimuladors porta a l’activació del limfòcit T. L’adhesió amb la cèl·lula presentadora d’antigen depèn de la integrina LFA-1, la qual també regula l’adhesió al endoteli durant la migració dels limfòcits T a la zona on han d’exercir la seva funció. Per tant, la correcta regulació del complex TCR/CD3 i la integrina LFA-1 és clau per la correcta adhesió i activació dels limfòcits T. Els limfòcits T expressen els proteoglicans heparà-sulfat sindecà-2 (SDC2) i sindecà-4 (SDC4). SDC4 presenta un rol inhibitori en aquests tipus cel·lular, però la funció de SDC2 es desconeix. Per tal d’examinar la funció de SDC2 l’hem sobre-expressat en limfòcits Jurkat, una línia cel·lular. La sobre-expressió de SDC2 redueix l’expressió en la superfície cel·lular de la integrina LFA-1 i la bloqueja en un estat de baixa afinitat, fet que provoca una reducció de l’adhesió d’aquests limfòcits a l’endoteli o a cèl·lula presentadora d’antigen. El domini EFYA de la regió citoplasmàtica de SDC2 és necessari per bloquejar LFA-1 en una conformació de baixa afinitat i per reduir l’adhesió. Les tirosines 179 i 191 i les serines 187 i 188 també contribueixen al bloqueig de LFA-1 en una conformació de baixa afinitat. A més, la sobre-expressió de SDC2 redueix l’expressió en la superfície cel·lular del complex TCR/CD3, degut a la retenció de la subunitat CD3e a l’interior cel·lular i a la degradació parcial de la subunitat TCRz. La reducció del TCR/CD3 incapacita aquests limfòcits T a respondre correctament a l’activació a través d’aquest complex. En paral·lel, en aquesta tesi també hem demostrat que la MAPK ERK5 presenta un rol dual i antagònic en la regulació de l’expressió en la superfície cel·lular del complex TCR/CD3. D’una banda promou la reducció de l’expressió en la superfície cel·lular del complex TCR/CD3 degut a la degradació de la subunitat TCRz d’aquest complex. El knockdown d’ERK5 en limfòcits Jurkat incrementa l’expressió en la superfície cel·lular del complex TCR/CD3 i augmenta l’expressió de la subunitat TCRz d’aquest complex. La inhibició de la fosforilació d’ERK5 depenent de MEK5 en limfòcits T CD4+ humans redueix l’ubiquitinació i degradació de TCRz, limitant així la reducció de l’expressió en la superfície cel·lular del complex TCR/CD3 després de l’activació del limfòcit T. El knock-out d’Erk5 en timòcits de ratolí augmenta l’expressió de TCRz i incrementa l’expressió en la superfície cel·lular del complex TCR/CD3, fet que correlaciona amb un increment de la generació de timòcits CD4+CD8-CD25+. D’altra banda, el knockdown d’ERK5 en limfòcits Jurkat i la inhibició de l’auto-fosforilació del domini C-terminal d’ERK5 en limfòcits T CD4+ humans presenten una reducció de l’expressió en la superfície cel·lular del complex TCR/CD3 després de retirar l’estímul activador del limfòcit T, indicant que ERK5 promou la recuperació de l’expressió en la superfície cel·lular del complex TCR/CD3 després de l’activació. En resum, els nostres resultats proposen el proteoglicà SDC2 com a inhibidor de l’activació i l’adhesió dels limfòcit T degut a la funció que exerceix durant l’expressió en la superfície cel·lular del complex TCR/CD3 i l’activació de la integrina LFA-1. A més, els nostres resultats defineixen la MAPK ERK5 com a moduladora de l’expressió en la superfície cel·lular del complex TCR/CD3.
[eng] Regulation of the TCR/CD3 complex and integrin LFA-1 expression at the cell surface is critical to proper T cell adhesion and activation. T cells express the heparan sulphate proteoglycans syndecan-2 (SDC2) and syndecan-4 (SDC4). SDC4 plays a T cell inhibitory role, however, the function of SDC2 in T cells is unknown. In an attempt to examine this function, SDC2 was expressed constitutively in Jurkat T cells. Here, we show the down-regulation of LFA-1 and inhibition of adhesion of Jurkat T cells transfected with SDC2. The PDZ-binding domain in the cytoplasmic region of SDC2 was necessary to block the LFA-1 high-affinity conformation, and to reduce cellular adhesion. A second cytoplasmic motif comprising tyrosines 179 and 191, and serines 187 and 188 contributed also to reduce LFA-1 function and cellular adhesion. Moreover, the expression of SDC2 decreased the surface levels of TCR/CD3 complex, concomitant with intracellular retention of CD3e and partial degradation of the TCRz chain. The lower TCR/CD3 surface levels caused by SDC2 led to reduced TCR/CD3 responsiveness. We also provide evidence that the MAPK ERK5 regulates the surface expression of the TCR/CD3 complex by controlling the degradation of the TCRz chain and the recovery of the complex after anti-CD3e stimulation. ERK5 knockdown led to TCR/CD3 up-regulation at the cell surface and increased amounts of the TCRz chain. Inhibition of the MEK5-dependent phosphorylation status of the kinase domain of ERK5 in human T CD4+ cells reduced TCRz ubiquitination and degradation, limiting TCR/CD3 down-regulation in anti-CD3e-stimulated cells. Moreover, TCR/CD3 recovery at the cell surface, after anti-CD3e treatment, is impaired by ERK5 knockdown or pharmacological inhibition of autophosphorylation in the ERK5 C-terminal region. ERK5 loss in thymocytes augmented cellular TCRz and increased cell surface levels of TCR/CD3 on CD4+CD8+ thymocytes. This correlated with enhanced generation of CD4+CD8-CD25+ thymocytes. In conclusion, our results propose SDC2 as an inhibitor of T cell adhesion and activation, due to its regulation of TCR/CD3 complex expression at the cell surface and LFA-1 integrin activation. Moreover, our study identifies ERK5 as a novel kinase that modulates TCR/CD3 expression at the cell surface in mouse and human T cells.
2016-11-29T11:27:39Z
2016-11-29T11:27:39Z
2016-07-07
2016-11-29T11:27:44Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/104259
http://hdl.handle.net/10803/398129
cat
cc-by-nc-sa, (c) Rovira, 2016
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1055352024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Rol d'ERK5 en la preservació de l'estabilitat genòmica i en el desenvolupament hematopoètic
Angulo Ibáñez, María
Reina del Pozo, Manuel
Espel Masferrer, Enric
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Proteïnes quinases
Càncer
Protein kinases
Cancer
[cat] Una provisió adequada de nucleòtids és essencial per una replicació acurada del DNA, i concentracions inapropiades de dNTPs poden conduir a situacions d’estrès de replicació, una font de dany al DNA, inestabilitat genòmica i tumorigènesi. El metabolisme de dNTP és controlat per per dues vies: la via de novo i la via de salvament. Mitjançant la incorporació de deoxinucleòsids la via de salvament és necessària per al correcte desenvolupament hematopoètic. Els teixits hematopoètics contenen elevades concentracions de timidina, que induirà un increment en els nivells intracel·lulars de dTTP. Uns nivells elevats de dTTP inhibeixen la incorporació de dUTP durant la replicació, limitant així l’estrès de replicació en els precursors hematopoètics. Alteracions en l’activitat dels enzims encarregats del metabolisme de dNTP poden conduir a un increment en la mutagènesi i la tumorigènesi in vitro i in vivo, així produir defectes en el desenvolupament del llinatge eritroide i limfoide. ERK5 és un membre de la família de les Map quinases, coneguda per la seva implicació en el cicle cel·lular i la progressió del càncer. Durant la mitosi, ERK5 és fosforilada per CDK1 i també participa en la transició G1/S mitjançant la inhibició de p27 i p21. L’activitat de la via MEK5/ERK5 correlaciona amb un elevat potencial metastàtic en cèl·lules tumorals de pròstata i ronyó. D’altre banda, l’activitat tumorigenica d’ERK5 s’ha relacionat amb la seva capacitat d’interactuar amb PML i MDM2, on ERK5 promou la degradació constitutiva de p53. En aquest treball es presenten evidències de que ERK5 és necessària per a un subministrament correcte de nucleòtids durant el desenvolupament eritroide. Els ratolins deficients per a ERK5 en el llinatge hematopoètic mostren un desenvolupament eritroide alterat en el moll de l’os, acompanyat per una alteració en els nivells intracel·lulars de dNTP i un increment en la taxa de mutació en les poblacions progenitores d’eritròcits. D’altre banda, la disminució dels nivells d’ERK5 en la línia tumoral Jurkat indueix una sensibilització d’aquestes cèl·lules en front al tractament amb timidina, evidenciat per un increment en la fosforilació de la histona H2AX i l’apoptosi. L’increment en la sensibilitat a la timidina correlaciona amb un increment en la rati dTTP/dCTP. Aquests resultats indiquen que ERK5 és necessari per a mantenir el balanç de dNTP i prevenir així la incorporació errònia de dNTP i dany al DNA en progenitors d’eritròcits altament proliferatius i la línia leucèmica Jurkat.
[eng] An adequate supply of nucleotides is essential for accurate DNA replication, and inappropriate deoxyribonucleotide triphosphate (dNTP) concentrations can lead to replication stress, a common source of DNA damage, genomic instability and tumourigenesis. Here, we provide evidence that Erk5 is necessary for correct nucleotide supply during erythroid development. Erk5 is a member of the mammalian mitogen-activated kinase family protein that has been related to cell cycle regulation as well as càncer progression. During mitosis, Erk5 is phosphorylated in a cdk-dependent manner and translocates to the nuclei. Erk5 is necessary for proliferation of breast carcinoma cells, where it contributes to G1/S transition by inhibiting the p21 and p27 cdk inhibitors. The tumourigenicity of Erk5 has been related to its capacity to interact with promyelocytic leukemia protein and inhibit its tumor suppressor activity. By blocking the interaction of promyelocytic leukemia protein and MDM2 Erk5 allows the inhibition of tumor suppressor p53 by MDM2. Mice with Erk5 knockout in the haematopoietic lineage showed impaired erythroid development in bone marrow, accompanied by altered dNTP levels and increased DNA mutagenesis in erythroid progenitors as detected by exome sequencing. Moreover, Erk5-depleted leukemic Jurkat cells presented a marked sensitivity to thymidine-induced S phase stalling, as evidenced by increased H2AX phosphorylation and apoptosis. The increase in thymidine sensitivity correlated with a higher dTTP/dCTP ratio. These results indicate that Erk5 is necessary to maintain the balance of nucleotide levels, thus preventing dNTP misincorporation and DNA damage in proliferative erythroid progenitors and leukemic Jurkat T cells. In this study, we uncovered important alterations in the nucleotide metabolism of Erk5-deficient cells, which were associated to impaired erythropoiesis in mice and to hypersensitivity of leukemic Jurkat cells to exogenous thymidine as evidenced by DNA damage and apoptosis.
2017-01-12T15:47:09Z
2017-01-12T15:47:09Z
2016-09-09
2017-01-12T15:47:09Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/105535
http://hdl.handle.net/10803/398995
cat
cc-by-sa (c) Angulo, 2016
http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
148 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1103512024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
The Effect of intermittent hypobaric hypoxia and exercise on the recovery of induced skeletal muscle damage in trained laboratory rats: performance evaluation, plasma markers and M. Soleus differential gene expression = El efecto de hipoxia hipobárica intermitente y ejercicio de la recuperación del daño muscular esquelético inducido en ratas de laboratorio entrenadas: evaluación de rendimiento, marcadores plasmáticos y expresión génica diferencial del M. Soleus
Ríos Kristjánsson, Juan Gabriel
Viscor Carrasco, Ginés
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Anoxèmia
Malalties musculars
Ratolins (Animals de laboratori)
Anoxemia
Muscular Diseases
Mice (Laboratory animals)
[eng] One of the key players in the regenerating injured skeletal muscle fibers are their surrounding satellite cells (specific stem cells), arranged between the basal lamina and the sarcolemma, in relatively few numbers per fiber. The satellite cells, which are myogenic precursor cells are activated during injury to fuse and mature into the injured fiber. Some studies have demonstrated that exercise and hypoxia facilitate the activation and migration into the blood circulation, moving more stem cells to an injured or activated area which in turn aids the repairing of the injury. The aim of this thesis was to study the regeneration profile over fourteen days after an eccentric-exercise induction of skeletal muscle damage in treadmill-trained laboratory rat, submitting them to series of daily (4 h) intermittent hypobaric hypoxia (with the simulated altitude of 4000 m) with or without the combination of light exercise as part of their rehabilitation. The rats could potentially react differently to the exercise training prior and post the induction of muscle damage, and furthermore, be differently susceptible to the injury-induction protocol, influenced by their training. This premise led to the formation of the rat AEY performance score, throughout the study, as a complementary tool for the data acquired during the injury regeneration. The regeneration was profiled four times over the recovery fourteen days from the injury induction via the concentration of myoglobin and creatine kinase (CK-MM) plasma markers and differential gene expression analysis in m. soleus, which is generally considered to be one of the most susceptible muscle to eccentric-exercise injury when running downhill. The plasma marker results indicate that the effect of the injury-induction protocol was very short lived, as after the significantly different peak concentrations for the control (passive recovery) and they hypoxia groups (sessions of intermittent hypoxia during recovery) 1 day post injury, had dropped down to basal level again 3 days post injury. However, the hypoxia+exercise group (sessions of intermittent hypoxia followed by light exercise during recovery) had a distinct profile with its slowly rising peak 3 days post injury and then dropping down again. Still, this profile was only significant for the CK-MM measurements, whilst myoglobin did not show any significant change following injury. It is clear that the hypoxia-exercise conditions cause different physiological reactions to the injury. However, the level of the injury would need to be greater in order to obtain a more significant pattern and to be able to interpret if the pattern is reflecting potentially beneficial effects or not. The differential gene expression analysis also indicates that the injury induction needed to have been greater to achieve differential expression. The hypoxia and hypoxia+exercise profiles are not parallel to each other, still the data also suggest that the hypoxia sessions could have been more effective. Therefore, it is difficult to give a general conclusion to which hypoxia or hypoxia+exercise facilitate the injury regeneration to a higher degree. The certain fact is that there are ethical and humane factors that need to be respected, but limit the margin of how the injury-induction can be carried out in the way it was done in this study.
[spa] Uno de los actores clave en la regeneración de fibras musculares esqueléticas dañadas son las células satélite circundantes (células madre específicas), dispuestos entre la lámina basal y el sarcolema, en relativamente pocos números por fibra. Las células satélite, que son células precursoras miogénicas se activan durante lesión para fusionar y madurar en la fibra heridos. Algunos estudios han demostrado que el ejercicio y la hipoxia facilitan la activación y la migración en la circulación sanguínea, moviéndose más células a un área lesionada o activados que a su vez ayuda a la reparación de la lesión del tallo. El objetivo de esta tesis fue estudiar el perfil de regeneración más de catorce días después de una inducción excéntrico ejercicio de daño muscular esquelético en ratas de laboratorio caminadora entrenados, sometiéndolos a la serie de diario (4 h) la hipoxia hipobárica intermitente (con la altitud simulada de 4000 m), con o sin la combinación de ejercicio ligero, como parte de su rehabilitación. Las ratas podrían potencialmente reaccionan de manera diferente a la práctica de ejercicio, previa y la inducción de daño muscular, y además, ser diferente susceptible al protocolo de inducción de lesiones, influenciado por su formación. Esta premisa conducía a la creación de la puntuación de rendimiento AEY de las ratas a lo largo del estudio, como una herramienta complementaria para los datos adquiridos durante la regeneración de la lesión. La regeneración se perfila cuatro veces en los catorce días de recuperación de la inducción de lesiones a través de la concentración de mioglobina y la creatina quinasa (CK-MM) marcadores de plasma y análisis de la expresión diferencial de genes en m. sóleo, que generalmente se considera ser uno de el músculo más susceptibles a las lesiones excéntrica-ejercicio cuando se ejecuta cuesta abajo. Los resultados de los marcadores de plasma indican que el efecto del protocolo de la lesión de la inducción fue muy corta duración, ya que después de las muy diferentes concentraciones máximas para el control (recuperación pasiva) y la hipoxia grupos (sesiones de hipoxia intermitente durante la recuperación) después de la lesión de 1 día, había caído hasta el nivel basal de nuevo 3 días después de la lesión. Sin embargo, el grupo de hipoxia + ejercicio (sesiones de hipoxia intermitente seguido de ejercicio ligero durante la recuperación) tenía un perfil distinto con su pico lento aumento de 3 días después de la lesión y luego de descender de nuevo. Sin embargo, este perfil sólo fue significativa para las mediciones de CK-MM, mientras que la mioglobina no mostró ningún cambio significativo después de una lesión. Es evidente que las condiciones de hipoxia de ejercicio causan diferentes reacciones fisiológicas a la lesión. Sin embargo, el nivel de la lesión tendría que ser mayor con el fin de obtener un patrón más significativa y para ser capaz de interpretar si el patrón está reflejando efectos potencialmente beneficiosos o no. El análisis de la expresión diferencial de genes también indica que la inducción de lesiones necesario haber sido mayor para lograr la expresión diferencial. Los perfiles de la hipoxia y la hipoxia + ejercicio no son paralelas entre sí, siendo los datos también sugieren que las sesiones de hipoxia podría haber sido más eficaz. Por lo tanto, es difícil dar una conclusión general a la que la hipoxia o hipoxia + ejercicio facilitan la regeneración lesión a un grado superior. El hecho cierto es que hay factores éticos y humanos que necesitan ser respetado, pero limitan el margen de cómo la lesión de la inducción puede llevarse a cabo en la forma en que se llevó a cabo en este estudio.
2017-05-02T16:24:01Z
2017-05-02T16:24:01Z
2016-11-02
2017-05-02T16:24:01Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/110351
http://hdl.handle.net/10803/402579
eng
cc-by, (c) Ríos, 2016
http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
238 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1104032024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Skeletal muscle and cardiac adaptations to swimming-induced exercise in adult zebrafish = Adaptacions del múscul esquelètic i cardiac a l'exercici per natació induïda en el peix zebra adult
Rovira i Berger, Mireia
Planas Vilarnau, Josep
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Aparell locomotor
Peix zebra
Natació
Musculoskeletal system
Zebra danio
Swimming
[eng] In mammals, regular exercise is related to important benefits for health by protecting from the development of cardiovascular diseases, stimulating the immune system by providing anti- inflammatory effects and maintaining glucose homeostasis, that is particularly relevant in diabetes. In the present study, the model species zebrafish (Danio rerio) has been used to investigate the physiological response to swimming-induced exercise. After four weeks of a swimming training protocol, we have observed a significant increase of the fiber area and increased capilarization of fast skeletal muscle. These cellular changes are accompanied by a transcriptomic response involving differentially regulated genes and pathways relevant for muscle growth, development, contraction, oxidative metabolism and angiogenesis. Also, mTOR signaling pathway, typically related to processes of muscular hypertrophy and in exercise in mammals, was activated concomitantly with an increase of expression of markers for cell proliferation. The activity of AMPK, a kinase that regulates multiple cellular processes including muscle glucose uptake or mitochondrial biogenesis, was increased by exercise, in conjunction with expression of pgc1a. These results suggest an adaptation towards a more oxidative metabolism of the fast skeletal muscle, similar to mammals. Also, a dynamic regulation of several “myokines" in the zebrafish fast muscle was observed over the training period. In mammals, muscle cells have the capacity to express factors of the immune system under certain stimuli. After stimulation with E.coli lipopolysaccharide, a notable expression of immune and muscle developmental genes has been observed in the fast muscle of previously exercised zebrafish. Nevertheless, survival of exercised zebrafish after an in vivo challenge with P. aeruginosa was not improved, suggesting that exercise did not stimulate zebrafish immune function under the tested conditions. Remarkably, zebrafish has the capacity to regenerate the heart completely after a cardiac injury. The results of this study suggests that exercise improves cardiac regeneration in view of the significant recovery of cardiac function and increased proliferation of cardiomyocytes that coincides with the induction of a specific transcriptomic response. In conclusion, this study shows that exercise in adult zebrafish promotes muscular and cardiac adaptations at the cellular and molecular level, and that these results can contribute to our knowledge of muscular, metabolic and cardiovascular diseases.
[cat] En mamífers l'exercici s'ha relacionat amb importants efectes fisiològics com protecció contra malalties cardiovasculars, estimulació del sistema immunitari proporcionant defenses antiinflamatòries, i el manteniment homeostàtic de la glucosa sobretot en casos de diabetis on es veu augmentada la sensibilitat a la insulina. En aquest estudi s'ha utilitzat l'espècie model Danio rerio, peix zebra, i mitjançant un protocol de natació s'ha induït l'exercici. Al cap de quatre setmanes de natació s'ha observat un augment significatiu de l'àrea de les fibres musculars i capil·larització del múscul esquelètic. Aquests canvis cel·lulars han estat acompanyats d'una resposta transcriptòmica amb una regulació diferencial de rellevants processos de senyalització relacionats amb creixement muscular, desenvolupament, contracció, metabolisme i angiogènesi. A més, la via de mTOR, característica en processos d'hipertròfia muscular en resposta a l'exercici, apareix activada conjuntament amb un augment de marcadors de proliferació cel·lular. És rellevant l'augment de l'activitat de AMPK, una quinasa reguladora de biogènesi mitocondrial, juntament amb l'augment de pgc1a. Conjuntament, aquests resultats suggereixen una adaptació del múscul a un estat més oxidatiu. S'ha observat una regulació dinàmica en el temps d'algunes "mioquines", factors descrits en mamífers de ser alliberats per les cèl·lules musculars que poden jugar un paper important en els efectes fisiològics de l'exercici. En mamífers les cel·lules musculars presenten una capacitat d'expressar factors del sistema immunitari sota determinats estímuls. Després d'una estimulació amb lipopolisacàrid, s'observa una expressió més notable de factors immunes i musculars en els músculs dels animals prèviament exercitats, però l'exercici no altera la supervivència després d'una infecció aguda amb P. aeruginosa. L'exercici en el peix zebra promou la proliferació dels cardiomiòcits i una tendència a creixement cardíac. El peix zebra té la capacitat de regenerar completament el cor. En un context de lesió cardíaca (simulant un infart de miocardi) l'exercici millora la recuperació de la funció cardíaca i indueix una resposta transcriptòmica que coincideix amb un augment de proliferació dels cardiomiòcits. En aquest estudi es conclou que l'exercici en el peix zebra promou adaptacions musculars i cardíaques a nivell cel·lular i molecular i el seu estudi pot contribuir en el coneixement de patologies musculars, metabòliques i cardiovasculars.
2017-05-03T15:28:49Z
2017-05-14T22:01:30Z
2016-11-14
2017-05-03T15:28:49Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/110403
http://hdl.handle.net/10803/402623
eng
(c) Rovira, 2016
info:eu-repo/semantics/openAccess
221 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1109262024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Efectos de la hipoxia hipobárica intermitente en la recuperación del daño muscular inducido por ejercicio excéntrico en ratas entrenadas
Rizo Roca, David
Pagés, Teresa
Torrella Guio, Joan Ramon
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Anoxèmia
Respiració
Entrenament (Esport)
Rates (Animals de laboratori)
Anoxemia
Respiration
Coaching (Athletics)
Rats as laboratory animals
[spa] En esta tesis se explora la posibilidad de aplicar la hipoxia hipobárica intermitente (HHI) como herramienta terapéutica no farmacológica para tratar el daño muscular que aparece como consecuencia del ejercicio excéntrico en individuos entrenados. Debido a la necesidad de realizar pruebas invasivas, se escogió un modelo animal. Se entrenaron ratas Sprague-Dawley en un tapete rodante y se sometieron posteriormente a un protocolo de daño muscular inducido por ejercicio excéntrico (EEIMD). Como grupo Control se sacrificó un subgrupo de ratas entrenadas antes del protocolo de EEIMD. El resto de animales fue aleatoriamente dividido en tres grupos en función del tratamiento que se les aplicó: 1) animales con recuperación pasiva (grupo PNR), 2) animales sometidos a una sesión diaria de 4 horas de hipoxia hipobárica a una presión barométrica equivalente a 4000 m de altitud (grupo PHR); y 3) animales sometidos a HHI que inmediatamente después realizaron una sesión de ejercicio aeróbico ligero (grupo AHR). Estos tres grupos comenzaron sus respectivas intervenciones el día siguiente al EEIMD, y fueron sacrificados 1, 3, 7 y 14 días después. El análisis de los biomarcadores plasmáticos creatina quinasa y mioglobina confirmó la presencia de daño muscular en los animales sometidos al protocolo de EEIMD. Además, se observaron infiltraciones por mononucleares, fibras anómalas y distensión del tejido conectivo en cortes histológicos del músculo de sóleo. También se observó, en este músculo, una disminución en la capilarización de las fibras, consecuencia de una disrupción parcial de la red capilar y del aumento del tamaño medio de las fibras. Estos eventos fueron acompañados por un declive de la red mitocondrial, como reflejó el análisis de diversas proteínas relacionadas con este orgánulo. El EEIMD indujo la disminución de diferentes marcadores de biogénesis mitocondrial (PGC-1a y Tfam) y aumentó el marcador de fisión Drp-1. En conjunto, estos resultados sugieren una disrupción de la red mitocondrial. De hecho, y en consonancia con esta hipótesis, la actividad de la enzima citrato sintasa (CS) se encontró significativamente reducida una y dos semanas después del protocolo de EEIMD. El análisis de las proteínas Bax y Bcl-2 indica un posible aumento de la señalización apoptótica, en tanto que la expresión de Sirtuina 3 disminuyó, sugiriendo un aumento del estrés oxidativo. En general, la HHI, especialmente en combinación con el ejercicio aeróbico ligero, atenuó o revertió la mayoría de estos efectos deletéreos, siendo especialmente destacable el aumento de la capilarización debido a un proceso de angiogénesis (en tanto se observó un aumento del recuento de capilares y de VEGF) y a la conservación del tamaño de las fibras. Además, en comparación con el grupo no tratado, los animales AHR mostraron niveles significativamente mayores de proteínas marcadoras de biogénesis y fusión mitocondrial, mayor actividad de la enzima CS y menos indicadores de estrés oxidativo. La adición de una sesión leve de ejercicio aeróbico resultó fundamental para la obtención de muchos de estos resultados, probablemente debido a que tuvo un efecto de refuerzo sobre el estímulo hipóxico, tal y como se deduce del aumento de la expresión de las proteínas VEGF y GLUT1 en el grupo AHR. En conclusión, estos resultados sugieren que la HHI, en la intensidad y duración adecuada y combinada con ejercicio aeróbico ligero, puede acelerar la recuperación de determinados parámetros afectados por el EEIMD.
[eng] This work explores the potential use of intermittent hypobaric hypoxia (IHH) as a non-pharmacological tool to treat muscle damage in trained subjects. Here we applied a recovery protocol consisting of 4 hour-daily sessions of hypobaric hypoxia (≈4000m), alone or immediately followed by light aerobic exercise. Because invasive analyses were needed, we opted for a rodent model. Sprague-Dawley rats were trained in a treadmill for a month and then were subjected to downhill running, a well-known method of eccentric exercise-induced muscle damage (EEIMD). After that, rats were divided in three groups: 1) passive normobaric recovery (PNR); 2) passive hypobaric recovery (PHR); and 3) active hypobaric recovery (AHR), rats that immediately after each daily session of hypobaric hypoxia performed light aerobic exercise. These groups were subdivided in four subgroups according to the following sampling days: 1, 3, 7 or 14 days after the EEIMD protocol. Additionally, a group of rats was euthanized before the EEIMD protocol (CTRL). Histopathological and histomorphometric analysis of transversal sections of soleus muscle were carried out. Additionally, the protein expression of mitochondrial biomarkers related to biogenesis, fusion and fission, apoptosis signaling, bioenergetics and oxidative stress was semiquantified. As expected, EEIMD induced a number of alterations at the histopathological level, such as mononuclear infiltrates, presence of abnormal fibers and connective tissue distension. Furthermore, a decrease in the muscle capillarization and an apparent hypertrophy were also reported. The biogenesis biomarker PGC-1α was found reduced 3 days after the EEIMD protocol, while Drp-1, a marker of mitochondrial fission, and the Bax/Bcl-2 ratio, a marker of apoptosis signaling, were increased. Maybe as a consequence, the citrate synthase activity decreased. Interestingly, HHI combined with light aerobic exercise attenuated or reversed most of these findings: after two weeks of recovery, AHR rats showed a fiber size and muscle capillarization similar to CTRL animals, as well as decreased percentage of abnormal fibers, higher levels of biomarkers related to mitochondrial biogenesis and fusion and reduced apoptosis signaling markers when compared to PNR and PHR groups.
2017-05-12T10:29:37Z
2017-05-12T10:29:37Z
2017-03-06
2017-05-12T10:29:37Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/110926
http://hdl.handle.net/10803/402828
spa
cc-by-nc-nd, (c) Rizo, 2017
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
185 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1109292024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Characterization of a New Ex Vivo Model for the Study of Psoriasis Immunopathology
Ruiz Romeu, Ester
Santamaria Babí, Luis F.
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Psoriasi
Immunopatologia
Psoriasis
Immunopathology
[eng] Psoriasis is an inflammatory immune-mediated skin disease that usually occurs in individuals with genetic susceptibility in conjunction with environmental triggers. Circulating effector memory skin-tropic CLA+ T cells have been shown to participate in the development of several immune cell-mediated cutaneous diseases, due to its selective recruitment into the skin and the subsequent rapid effector response upon cognate antigen recognition. Several studies point to the capacity of recirculation of CLA+ T cells between skin and blood, which suggests that in skin diseases implying chronicity, such as psoriasis, the study of circulating CLA+ T cells could constitute peripheral cellular biomarkers and thus providing a tool for translational evaluation of current pathology status. In this regard, we proposed an ex vivo model that uses isolated memory CLA+ T cells from patient’s blood and then are cultured together with autologous epidermal cells, in order to match more accurately a proper intercellular interaction in the cutaneous context of skin lesions. Once established the cellular basis, this experimental approach is completed by the activation with a clinical relevant trigger, the Streptococcus pyogenes. Based on this antigen-specific innate stimulus, the study of the circulating memory CLA+ T-cell subset as a potential carrier of disease-associated information, has allowed the characterization of different aspects of psoriasis disease. Such activation induces, among others, high levels of IL-17 response by CLA+ T cells, which is predominant in case of guttate psoriasis, and correlates with IL-17-regulated transcripts levels in keratinocytes as well, resembling a psoriatic-associated gene expression pattern. Interestingly, IL-17A have been shown to be the key disease-associated cytokine responsible of psoriasis severity in patients. Therefore, the finding of a CLA+ T-cell-selective production of IL-9, which in turn is necessary for optimal production of IL-17A from CLA+ T cells, upon activation with S. pyogenes, suggests a significant Th17-supportive role from other less-characterized skin-homing T-cell lineages in psoriasis. Additionally, we have found a synchronicity in guttate psoriasis-derived CLA+T-cell ex vivo responses to S. pyogenes, the rate of streptococcal exposure (ASO) and disease severity (PASI), thereby supporting that clinical outcomes can be reflected by peripheral CLA+ T cells following encounter of an antigen that initially triggered the disease. However, the assessment of the relation of S. pyogenes-exerted effector function in plaque psoriasis-derived samples with their clinic status, has still to be elucidated. Finally, the early determination of the IL-17-targeted gene ZC3H12A, which encodes for the ribonuclease MCPIP1, in keratinocytes, through strep-induced production of IL-17A by the CLA+/Epi coculture, led to the succeeding characterization of its aberrant, and rapid IL-17A-induced, expression in psoriatic lesions and epidermal cells, respectively, where its ribonuclease activity could be modulating other altered-expressed genes. Overall, psoriatic-associated events can be reproduced ex vivo in a CLA- and SE-dependent manner and provides a tool to expand knowledge and understanding of immune responses in psoriasis.
[spa] La mayoría de los avances en psoriasis han tenido lugar a través de investigación traslacional. Los linfocitos T circulantes con tropismo cutáneo (CLA+) constituyen biomarcadores celulares para el estudio de enfermedades cutáneas mediadas por células T. El estudio de dichas células periféricas puede aportar información traslacional relevante, por ejemplo, a través del análisis de sus respuestas al ser activadas con desencadenantes asociados a la enfermedad, como el Streptococcus pypogenes, la faringitis por el cual está asociada a la aparición de psoriasis en gotas, y al empeoramiento de la psoriasis en placa. Las células T circulantes CLA+ de pacientes con psoriasis en gotas, en presencia de células epidérmicas autólogas y de un extracto de S. pyogenes (SE), producen una respuesta efectora predominante de tipo Th17 (IL-17A). Otros mediadores relevantes, como el IFN-gamma y la IL-9, también son producidos en este modelo. Curiosamente, se ha observado un pico temporal común entre los niveles de ASO en sangre, de PASI (severidad), y la cantidad de citoquinas producidas por los linfocitos T CLA+. El cocultivo de células T CLA+ y células epidérmicas (CLA+/Epi), provenientes de pacientes con psoriasis en placa, también responden al SE, y producen IL-17A, IFN-gamma e IL-9, ésta última siendo necesaria para la producción óptima de los niveles de IL-17A, tanto en gotas como en placas. Sin embargo, todavía queda por dilucidar qué tipo de relación existe entre la respuesta efectora ex vivo y los aspectos clínicos de estos pacientes. Finalmente, debido a que la IL-17A en psoriasis constituye la citoquina clave responsable de la severidad en la enfermedad, es importante estudiar genes en células cutáneas cuya expresión esté regulada por IL-17A. Así mismo, hemos determinado que la expresión del gen ZC3H12A es inducida en queratinocitos por la IL-17A, y que su producto proteico, la ribonucleasa MCPIP1, se localiza de forma anormal en la epidermis de las lesiones psoriáticas, donde probablemente podría afectar la expresión de otros genes. En conjunto, se han podido estudiar diferentes aspectos de la psoriasis a través del estudio de las células T CLA+ circulantes en respuesta a un estímulo asociado a la enfermedad.
2017-05-12T11:01:46Z
2018-03-07T23:01:25Z
2017-03-07
2017-05-12T11:01:46Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/110929
http://hdl.handle.net/10803/402829
eng
(c) Ruiz, 2017
info:eu-repo/semantics/openAccess
181 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1160322024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Obesity and adipose tissue biology in fish. Influence of nitritional, genetic and environmental factors
Lutfi Royo, Esmail
Navarro Álvarez, Isabel
Capilla Campos, Encarnación
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Obesitat
Teixit adipós
Aqüicultura
Metabolisme dels lípids
Cultiu cel·lular
Obesity
Adipose tissues
Aquaculture
Lipid metabolism
Cell culture
[eng] Obesity is traditionally defined as a complex and chronic health condition characterized by an abnormal or excessive fat accumulation in the body that relies upon the homeostatic relationship between energy intake and expenditure. Although obesity per se might not be considered a health threat in fish as it is for humans, increased fat deposition is also shown to produce adverse metabolic effects in these species. Thus, importance of adipose tissue in health and disease in both, humans and fish, is beyond question. In this regard, it has been extensively demonstrated that its dysfunction can lead to several pathological situations. Perhaps because it is obvious that diet influences its condition, most work has concentrated on the nutritional regulation of adipose tissue. Nevertheless, it is becoming clear that this view might be an oversimplified approach, as more factors are regarded to play an important role. This is particularly evident in the case of obesity, considering that there is no one single cause that completely explains its prevalence. Indeed, even though the common prescription for weight loss is “Eat less, move more”, it has been widely proven that genetics and environment are potentially at least as important as nutrition in this. In this context, the overall purpose of the present thesis is to improve the knowledge on the metabolic role of adipose tissue and its implication in the regulation of lipid homeostasis in fish, specially focusing in adiposity dynamics and the influence of nutritional, genetic and environmental factors.
First, in order to investigate the nutritional regulation of lipid metabolism and fat deposition, we have evaluated the anti-obesogenic properties of three antioxidants of plant origin and the effect of a dietary essential amino acid deficiency. Results showed that the natural antioxidants caffeic acid (CA) and hydroxytyrosol (HT) display in vivo and in vitro anti-obesogenic properties, decreasing whole-body adiposity and impairing adipogenesis through negative modulating PPARγ signaling pathway in zebrafish and rainbow trout models. I addition, we have also confirmed that early dietary methionine restriction increases the expression of lipogenic and cholesterol metabolism-related genes in rainbow trout fry.
Then, to determine the genetic influence on lipid homeostasis we have examined the effects of nutritional programming and breeding selection. In this regard, we have demonstrated that parental methionine deficiency affects the expression of several key metabolic factors in the offspring, indicating that broodstock methionine supply has an impact on progeny performance, in agreement with previous information about methionine requirements in this species. Moreover, our results showed that rainbow trout selected for low (LL) or high (FL) muscle adiposity present genotype-specific regulatory mechanisms in muscle and adipose tissue at a transcriptional level concerning lipid metabolism, highlighting their specific strategies to cope with food deprivation.
Finally, in order to better understand how adipocyte differentiation can be affected by external compounds, we have evaluated the obesogenic potential of two environmental pollutants (the trisubstituted organotins TBT and TPT) on adipocyte development and lipid homeostasis in primary culture rainbow trout preadipocytes. Our results showed that tributyltin (TBT) and triphenyltin (TPT) initiate adipogenic differentiation, inducing lipid accumulation and slightly modulating activation of PPARγ and C/EBPα expression; however, they do not induce complete adipocyte differentiation, since they impair normal adipocyte morphology and most probably functionality.
Overall, the works presented provide an integrative view of obesity and adipose tissue biology with potential applications in both, aquaculture and biomedical research, by using zebrafish and rainbow trout models.
[spa] Tal vez porque es obvio que la dieta influye en la prevalencia de la obesidad, la mayoría de los trabajos se han concentrado en la regulación nutricional del tejido adiposo en esta condición. Sin embargo, está claro que este punto de vista puede ser un enfoque simplificado, ya que se considera que más factores desempeñan un papel importante. En este contexto, el objetivo general de la presente tesis es mejorar los conocimientos sobre el papel metabólico del tejido adiposo y su implicación en la regulación de la homeostasis lipídica en peces, enfocándose especialmente en la movilización de lípidos y la influencia de factores nutricionales, genéticos y ambientales. En primer lugar, hemos demostrado que el ácido cafeico (CA) y el hidroxitirosol (HT) muestran propiedades anti-obesogénicas in vivo e in vitro, disminuyendo la adiposidad y afectando a la diferenciación de adipocitos a través de la modulación negativa de la ruta de señalización PPARγ en modelos de pez cebra y trucha arco iris. Además, también hemos confirmado que la restricción temprana de metionina en la dieta aumenta la expresión de los genes relacionados con el metabolismo lipogénico y del colesterol en alevines de trucha arco iris. Seguidamente, también hemos demostrado que la deficiencia de metionina en reproductores afecta la expresión de varios factores metabólicos clave en la descendencia, lo que indica que el suministro de metionina en los reproductores tiene un impacto en el rendimiento de la progenie. Además, nuestros resultados mostraron que la trucha arco iris seleccionada por una adiposidad muscular baja (LL) o alta (FL) presenta mecanismos reguladores específicos dependiendo del genotipo en el tejido muscular y adiposo a nivel del metabolismo lipídico, resaltando sus estrategias específicas para hacer frente a la privación de alimentos. Finalmente, nuestros resultados mostraron que el tributilestaño (TBT) y el trifenilestán (TPT) inician la diferenciación adipogénica, induciendo la acumulación de lípidos y una ligera modulación de la activación de la expresión de PPARγ y C/EBPα; sin embargo, no inducen una diferenciación completa de los adipocitos, ya que alteran su morfología normal y muy probablemente su funcionalidad.
2017-09-29T11:22:16Z
2018-01-20T23:01:28Z
2017-07-20
2017-09-29T11:22:16Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/116032
http://hdl.handle.net/10803/406138
eng
(c) Lutfi, 2017
info:eu-repo/semantics/openAccess
199 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1161832024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Paper de la molècula d'adhesió neuronal Ncam2 en desenvolupament i plasticitat neuronal
Parcerisas Mosqueda, Antoni
Soriano García, Eduardo
Pujadas Puigdomènech, Lluís
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Neurones
Cervell
Neuroplasticitat
Neurobiologia del desenvolupament
Neurons
Brain
Neuroplasticity
Developmental neurobiology
[cat] La correcta migració, la polarització neuronal i el manteniment de l'estructura neuronal són claus per l'òptim funcionament del cervell. Existeix un reconeixement molecular que permet la formació de les connexions neuronals. El manteniment d'aquestes connexions són claus en cervell adult. A més a més, la pèrdua progressiva d'aquestes donen lloc a processos neurodegeneratius.
Les molècules d'adhesió cel·lulars realitzen diferents funcions essencials durant el desenvolupament i en la plasticitat neuronal. Estan involucrades en la migració ,creixement neurític, sinaptogènesi i plasticitat.
Aquesta tesi es focalitza en l'estudi de les funcions que realitza una d'aquestes molècules d'adhesió, la molècula d'adhesió cel·lular neuronal 2 (neural cell adhesion molecule 2, Ncam2). Ncam2 és una glicoproteïna de la família de les Ncam. En concret, el gen Ncam2 és paràleg amb Ncam1 i presenta el mateix domini extracel·lular que Ncam1. Ncam2 presenta dues isoformes degut a un empalmament alternatiu que genera la isoforma Ncam2.1 i la isoforma Ncam2.2. En mamífers, Ncam2 s'expressa en diferents teixits del cos i el teixit on és més abundant és el cervell.
Ncam2 s'expressa en diferents regions del cervell però la seva funció ha estat extensament estudiada en el bulb olfactori, on s'ha vist que participa en la formació i el manteniments de les connexions en el glomèrul. En concret, participa en la fasciculació dels axons i el creixement neurític. A més a més, en cultius de neurones corticals Ncam2 participa en la formació de fil·lopodis i la ramificació de les neurites.
Tot i l'expressió en hipocamp i còrtex, la funció de Ncam2 no és coneixia en aquests teixits. En aquest sentit, al llarg de la tesi hem modulat l'expressió en diferents experiments in vitro i in vivo per determinar la funció de Ncam2 en el desenvolupament, morfogènesi neuronal i plasticitat adulta. En desenvolupament hem observat que Ncam2 s'expressa en les neurones que migren radialment i la seva expressió és necessària pel correcte posicionament en el còrtex. A més a més, l'expressió de Ncam2 en hipocamp és necessària per la morfogènesi neuronal degut a que participa en els processos de polarització, creixement dendrític i ramificació axonal.
En hipocamp adult, Ncam2 controla la plasticitat neuronal i la neurogènesi adulta. En concret, Ncam2 controla la densitat d'espines de les neurones piramidals de CA1 i les neurones granulars del gir dentat. A més a més, també modula la densitat de contactes que formen les fibres molsoses a la CA3. A nivell de neurogènesi adulta, els nostres resultats indiquen que Ncam2 controla la diferenciació neuronal de les neurones generades en el gir dentat.
A nivell de senyalització, els nostres resultats indiquen que Ncam2 interacciona amb diferents molècules que controlen les dinàmiques del citoesquelet d'actina i microtúbuls, la senyalització de calci, la transcripció genètica i el tràfic cel·lular. Aquestes dades obren la via d'estudi dels mecanismes que vehiculen les funcions de Ncam2.
Les nostres dades posen de manifest diferents funcions que realitza Ncam2 en el cervell. En cap sentit, les interaccions i funcions descrites semblen exclusives de Ncam2 sinó que són processos en que hi ha un solapament funcional de moltes proteïnes d'adhesió, fet que confereix robustesa als processos de formació, manteniment i remodelació de les estructures
neuronals. En concret, Ncam2 formaria part del conjunt de molècules que permeten la identitat molecular de les neurones. Una identitat clau perquè permet la formació i el manteniment de circuits neuronals específics.
[eng] The proper migration, neuronal polarity and long-term maintenance of neurons are crucial for correct brain functioning, with special relevance for the connectivity orchestration during development and learning processes. Furthermore, changes in these processes are one of the keys features in neurodegenerative diseases.
Cell Adhesion Molecules (CAMs) play an important role during brain development and brain plasticity processes, being involved in neurite outgrowth, synaptogenesis and synaptic plasticity. Neural cell adhesion molecule 2 (Ncam2) is a CAM family member homologous to Ncam1 with a similar ectodomain. Ncam2 has two different isoforms generated by alternative splicing known as Ncam2.1 (transmembrane isoform) and Ncam2.2 (glycosylphosphatidylinositol (GPI) anchored isoform). In mammals, NCAM2 is expressed predominantly in brain, and its expression pattern demonstrates a putative important role of this protein in both embryonic and adult brain function.
NCAM2 role has been extensively investigated in the olfactory system where it plays an important role in axonal fasciculation and neurite outgrowth. Recently, different studies have revealed that Ncam2 also participates in the formation of filopodia and in neurite branching of cortical mouse neurons. Nevertheless its function in hippocampal development and adult plasticity remains largely unknown.
We used different cell biology and molecular approaches, including loos-of- and gain-of-function models, to determine the role of Ncam2 in the development of the brain and adult plasticity. Our data show that Ncam2 is expressed in migrating neurons and that it is necessary for their correct position in the cortex. Moreover, Ncam2 is also expressed in the hippocampus and it is essential for the appropriate neuronal polarity. Ncam2 plays a role in neurite outgrowth, axonal branching and dendrite formation by modulating cytoskeletal dynamics. In adult hippocampus, our data show that Ncam2 contributes in synaptic plasticity and adult neurogenesis. Ncam2 modulates the spine density of pyramidal neurons in CA1 and granule cells in dentate gyrus. Furthermore, Ncam2 controls the mossy fibber contacts in CA3. Regarding to the adult neurogenesis, gain-of function of Ncam2 changes the neuronal differentiation of the new neurons.
Our experiments indicate that Ncam2 interacts with a diversity of proteins including cytoskeletal components associated to the microtubule and actin networks, thus pointing to hypothetical mechanistic insights to be explored. Taken together, our results indicate that Ncam2 is an important molecule for the development, specification and connectivity of brain formation and adult plasticity.
2017-10-05T07:30:11Z
2017-10-05T07:30:11Z
2017-07-20
2017-10-05T07:30:11Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/116183
http://hdl.handle.net/10803/406948
cat
(c) Parcerisas, 2017
info:eu-repo/semantics/openAccess
260 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1179682024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Cortical alterations of peptidergic secretion in Alzheimer's disease = Alteraciones corticales de la secreción peptidérgica en la enfermedad de Alzheimer
Plá Requena, Virginia Teresa
Aguado Tomàs, Fernando
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Enfermedad de Alzheimer
Escorça cerebral
Neurotransmissió
Alzheimer's disease
Cerebral cortex
Neural transmission
[eng] The Alzheimer’s Disease (AD) is a neurodegenerative disease characterized by neurological alterations that lead to a severe cognitive decline and dementia. Nowadays has become the main cause of dementia, accounting for 50–70% of cases (Winblad et al., 2016). Commonly, the first symptom of the dementia is the difficulty in the recall of recent events, which can progress rapidly into different personality and behavioral changes and a more severe impairment of the memory. Progressive advance of cognitive impairment interferes in the development of daily activities, causing a high grade of dependence, mainly in the final phases of the disease. (Winblad et al., 2016). As the prevalence of overall dementia rises steeply with age, being this factor the strongest risk factor for AD (American Psychiatric Association, 2013), the progressive aging of the population is increasing the incidence of the disease, which has become a global health problem. In fact, an estimated 40 million people, mostly older than 60 years, have dementia worldwide, and this number is estimated to double every 20 years, until at least 2050 (Qiu et al., 2009). This insidious onset and the gradual progression of impairment of AD –the average duration of illness is 8–10 years (Masters et al., 2015)- makes this pathology specially harmful compared to other diseases with a more clear clinical onset, and often abrupt resolution (Jack, 2012). Because of that, the disease has become an important economic charge for the health systems, which have to take care of a rising number of highly dependent people.
[spa] The Alzheimer’s disease is a disorder characterized by the presence of senile plaques and neurofibrillary tangles caused by the aberrant accumulation of β-amyloid peptide and hyperphosphorylated Tau, respectively. Nowadays, AD is the main cause of dementia, being aging its main risk factor. Given that progressive alterations have been detected in neuropeptide levels in patients and animal models of Alzheimer's disease, it has been suggested that this pathway may be involved in the neurophysiology of the disease. In this doctoral thesis, we study the cortical alterations of the peptidergic secretion pathway in Alzheimer's disease. During its elaboration, the localization of dense granule proteins in the normal brain has been characterized and aberrant accumulations of these are found in the pathological structures typical of the disease, such as granulovacuolar degeneration bodies or dystrophic neurites. The study of the acute effect of β-amyloid peptide showed a reduction of the regulated peptidergic release in neurons and astrocytes in vitro as well as in acute brain slices in response to the treatment, suggesting that the secretion pathway can suppose an early target of the pathology. Finally, the content analysis of characteristic proteins of the pathway showed a reduction of their levels in the cerebrospinal fluid of transgenic animals and patients with mild cognitive impairment, which may suggest that the proteins of the route can be candidates as progression biomarkers to monitoring of the progression of Alzheimer's disease.
2017-11-21T11:15:33Z
2018-09-05T07:58:49Z
2017-09-05
2017-11-21T11:15:33Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/117968
http://hdl.handle.net/10803/456816
eng
(c) Plá, 2017
info:eu-repo/semantics/openAccess
145 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1181242024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Caracterización del estrés oxidativo pulmonar en ejercicio aeróbico prolongado, usando el método de aire exhalado condensado
Tuesta Roa, Marcelo
Carbonell i Camós, Teresa
Araneda Valenzuela, Oscar F.
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Entrenament (Esport)
Estrès oxidatiu
Malalties dels pulmons
Coaching (Athletics)
Oxidative stress
Pulmonary diseases
[spa] Cada vez son más las personas que practican ejercicio físico de larga duración (>30 minutos) y a altas intensidades. Lo anterior se ve reflejado en el aumento significativo de competencias de carreras urbanas en el mundo. Es reconocido el efecto oxidante e inflamatorio del ejercicio sobre el pulmón, sin embargo aún no existe consenso sobre los niveles de intensidad y duración necesaria para desencadenar ambas reacciones, menos aún, se conocen las consecuencias clínicas que ambas respuestas puedan estar produciendo en el organismo.
Se ha descrito como principal desencadenante de la respuesta oxidativa e inflamatoria inducida por ejercicio a la sequedad del epitelio inducido por hiperventilación derivada del ejercicio físico. Sin embargo, existen factores capaces de agravar estas respuestas, es el caso de algunos componentes ambientales como el cloro en piscinas, hipoxia o hiperoxia, aire contaminado, etc. Por otro lado, el nivel de entrenamiento, el tipo de ejercicio, el grado de hidratación, entre otros, también pueden afectar el desarrollo de ambas respuestas en el pulmón.
Esta tesis consta de una primera parte donde se describen los mecanismos fisiológicos que producen el aumento de los pro-oxidantes y como se relacionan con la respuesta pulmonar inducida por ejercicio. Una segunda parte contiene tres documentos científicos que han sido publicados en revistas de la especialidad, los cuales han permitido llevar a cabo 3 objetivos: i) Dar a conocer la información actualizada sobre los efectos oxidativo e inflamatorios pulmonares inducidos por ejercicio en modelos animales y humanos; ii) caracterizar los efectos del ejercicio de alta intensidad en ambiente externo (no controlado); y iii) caracterizar los efectos de la duración del ejercicio de intensidad baja en ambiente de laboratorio (controlado).
Para el primer objetivo se llevó a cabo una revisión bibliográfica que abordó los mecanismos implicados en la producción de pro-oxidantes, daño oxidativo e inflamación pulmonar inducidos por ejercicio físico en humanos y animales sanos, incluyendo aspectos tales como niveles de entrenamiento físico, duración e intensidad del ejercicio, efecto agudo y/o crónico, e influencia de condiciones ambientales (frío, altitud y contaminación del aire). Las muestras pulmonares incluyeron fueron: i) homogeneizados de tejido pulmonar, líquido de lavado bronco-alveolar y biopsias (invasivas), esputo inducido (semi-invasiva) y aire exhalado condensado y no condensado (no invasivas). En el documento se destaca la masificación del uso del AEC como una técnica no invasiva y confiable, principalmente en humanos. Para el segundo objetivo se realizó un estudio experimental con sujetos levemente entrenados, los cuales que realizaron ejercicio a alta intensidad en una carrera de 10 kilómetros al aire libre. Aquí se compararon variables oxidativas (peróxido de hidrógeno, nitrito, malondialdehído) e inflamatorias (pH) pulmonares (desde el aire exhalado condensado) y sanguíneas, antes y después del ejercicio. Se observó un aumento de pro-oxidantes pulmonares sin provocar lipoperoxidación, no así en la sangre. Si bien no hubo descenso significativo del pH, sí se observó una tendencia a mayor oxidación. Para el tercer objetivo se estudió la oxidación e inflamación pulmonar inducida por un ejercicio de baja intensidad (~30% VO2max) con diferentes tiempos de duración. Se midieron los pro-oxidantes (peróxido de hidrógeno y nitritos) y pH desde el aire exhalado condensado, antes y después del ejercicio. Se observó una mayor concentración de pro-oxidantes pulmonares a mayor tiempo de ejercicio, pero no en sangre. La tercera parte contempla una discusión y conclusión general de los resultados, abarcando todos los aspectos revisados en los tres documentos, entregando una visión determinante sobre ambos fenómenos inducidos por ejercicio, además se presentan algunas proyecciones para encaminar al lector a futuras líneas de investigación en este tema.
[eng] Although the oxidative and inflammatory effects induced by exercise in the lungs are well established, there is no consensus in the intensity and duration of the exercise necessary to trigger both reactions. Epithelial dryness induced by hyperventilation during exercise is the main cause of oxidative and inflammatory response in the lungs. However, many other factors are capable of aggravating these responses (chlorine in swimming pools, hypoxia or hyperoxia, polluted air). The first part of this thesis describes the physiological mechanisms that increase pro-oxidants and how these mechanisms are related to oxidative and inflammatory effects of the exercise in the lungs. The second part includes three manuscripts, and three purposes as follows: i) To provide up to date information on the oxidative and inflammatory effects induced by exercise in animal and human models; ii) To characterize the effects of high intensity exercise on an external environment (not controlled), and (iii) to characterize the effects of the duration of the exercise at low intensity in a laboratory environment (controlled). For the first purpose, a bibliographic review was developed addressing the mechanisms involved in the production of pro-oxidants and pulmonary inflammation induced by physical exercise in healthy humans and animals. Levels of physical training, type of the samples, duration and intensity of exercise, acute and/or chronic effects, and the influence of environmental conditions (cold, altitude and air pollution) were measured. For the second purpose, an experimental study was performed in slightly trained subjects, who performed high-intensity exercise in a 10-kilometer outdoor race. An increase in pulmonary pro-oxidants was observed with no lipid peroxidation. For the third purpose, also slightly trained subjects, performed exercise at low intensity and different duration times (10, 30 and 90 minutes). A higher concentration of pulmonary pro-oxidants was observed for a longer time of exercise (90 minutes). The third part includes a general discussion and conclusion of the results of the three manuscripts, providing a determinant vision over the oxidative and inflammatory effects induced by exercise. In addition, some projections are presented.
2017-11-24T09:37:45Z
2017-11-24T09:37:45Z
2017-09-21
2017-11-24T09:37:45Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/118124
http://hdl.handle.net/10803/457132
spa
cc-by, (c) Tuesta, 2017
http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
177 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1203692024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Papel del receptor nuclear LXR en la proliferación y perfil metastático de células tumorales y en la actividad de macrófagos asociados a tumor
Carbó Marqués, José Mª
Valledor Fernández, Annabel
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Metàstasi
Cèl·lules canceroses
Receptors nuclears (Bioquímica)
Macròfags
Metastasis
Cancer cells
Nuclear receptors (Biochemistry)
Macrophages
[spa] Cada vez hay más evidencias de que el sistema inmunitario y la inflamación juegan papeles fundamentales en la iniciación y desarrollo del cáncer y, eventualmente, en la aparición de metástasis. Por ello, aumenta el interés en encontrar vías terapéuticas que ataquen la enfermedad mediante la modulación del sistema inmunitario. Los liver X receprors (LXR) son factores de transcripción, miembros de la familia de los receptores nucleares, que participan en la regulación del transporte de colesterol, el metabolismo de la glucosa y en la modulación de la respuesta inflamatoria. Además, durante la última década se han acumulando evidencias de que los LXR tienen potenciales propiedades anti-tumorales. Todo esto, sumado al hecho de que pueden ser selectiva y eficientemente activados mediante el uso de agonistas sintéticos, convierte a los LXR en una diana terapéutica muy interesante en la investigación de nuevas terapias contra el cáncer.
En esta tesis hemos realizado dos estudios. En el primer estudio hemos analizado el papel de los LXR sobre la proliferación de células de cáncer de mama humanas y sobre el perfil de expresión génica asociado a metástasis. Para este estudio hemos utilizado como modelo las líneas celulares LM2-4175 y BM-1833 de cáncer de mama, que tienen una elevada capacidad de metástasis hacia pulmón y hueso, respectivamente. Esta capacidad metastática está asociada a la expresión anómala de un conjunto de genes, muchos de los cuales participan en la regulación del sistema inmunitario. En la primera parte de este estudio hemos determinado que el tratamiento con agonista de LXR reduce la tasa proliferativa de estas células mediante la frenada del ciclo celular, bloqueando la transición de la fase G1 a la fase S del ciclo. Mediante análisis masivo de la expresión génica, hemos demostrado que los LXR alteran la expresión de decenas de genes involucrados en la regulación del ciclo celular, indicando que los LXR probablemente estén influenciando la proliferación celular de manera compleja a través de múltiples vías. De entre los genes reprimidos por LXR destaca el gen SKP2, que regula negativamente la progresión a través del ciclo celular. También hemos detectado que el tratamiento con agonista de LXR reprime la expresión del gen PEMPA1 provocando un aumento de la transcripción de p21, indicando un posible nuevo mecanismo antiproliferativo asociado a los LXR.
En el segundo estudio hemos analizado el papel de los LXR en la regulación de la expresión de quimiocinas importantes para la inmunosupresión en el tumor por parte de los macrófagos asociados a tumor (TAM) . Hemos demostrado que el tratamiento con agonista de LXR tiene efectos antitumorales in vivo siempre y cuando la expresión de LXR se dé en el conjunto del organismo y no solamente en las células tumorales. Hemos demostrado que los LXR reprimen la expresión de la quimiocina Ccl17 en los TAM, quimiocina mediante el cual los macrófagos inducen el reclutamiento de linfocitos T reguladores, lo que finalmente acaba generando un ambiente inmunosupresor en el tumor. Mediante ensayos in vitro realizados con maccrófagos derivados de médula ósea, hemos demostrado que los LXR reprimen la inducción por IL-4 y GM-CSF, dos mediadores con abundante presencia en el microambiente tumoral, de la expresión de Ccl17 y Ccl22 mediante la represión de la expresión del factor de transcripción Irf4, que es necesario para la inducción de la expresión estas quimiocinas. Finalmente, hemos demostrado también que los LXR reprimen la expresión de Irf4 en los TAM.
[eng] Liver X receptors are ligand dependent transcription factors that participate in the cholesterol reverse transport, glucose metabolism and the modulation of the immune system. In addition, during the past decade a grown number of evidence have accumulated supporting that LXR have a potential anti-tumour role. In this thesis we have extended the study of the LXR as an anti-tumour therapeutic target. We have performed two different studies. In the first study we have analysed the role of LXR in the control of proliferation of human breast cancer cells. We have determined that the treatment with LXR agonist inhibits cell proliferation through the block of the cell cycle progression. Using gene expression analysis we have determined that LXR agonist represses the expression of a grate number of genes that participate in cell cycle control. In addition, in this study we have analysed the role of LXR in the regulation of the transcription of a gene expression profile associated with lung and bone metastasis. In one hand, we have demonstrated that LXR agonists can represses the expression of a subset of genes whose enhanced expression is associated with lung metastasis. In the other hand, however, LXR had little effects on the expression of genes associated with bone metastasis. In the second study, we have analysed the role of LXR in the regulation of the expression of the chemokines Ccl17 and Ccl22 by tumour associated macrophages (TAM), which are important for the establishment of a immunosuppressive environment in the tumour. We have demonstrated that LXR have anti-tumour effects in vivo, as long as they are expressed in the tumour microenvironment cells as well as in tumour cells. We have demonstrated that LXR repress Ccl17 in TAMs in vivo. Using in vitro analysis, we have established that through the repression of the expression of the transcription factor Irf4, LXR can repress the induction mediated by IL-4 or GM-CSF (two abundant mediators in the tumour microenvironment) of the expression of Ccl17 and Ccl22.
2018-03-01T11:34:29Z
2019-12-13T06:10:10Z
2017-12-13
2018-03-01T11:34:29Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/120369
http://hdl.handle.net/10803/461986
spa
(c) Carbó, 2017
info:eu-repo/semantics/openAccess
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1204282024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Nuevas funciones de moléculas de remodelación vascular durante el desarrollo y modulación de la corteza cerebral de ratón
Mata Rodríguez, Agata
Gil Fernández, Vanessa
Río Fernández, José Antonio del
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Escorça cerebral
Ratolins (Animals de laboratori)
Sistema nerviós
Cerebral cortex
Mice (Laboratory animals)
Nervous system
[spa] El desarrollo de los sistemas nervioso central y neurovascular ocurre de forma paralela, gracias a que ambos son capaces de responder a las mismas moléculas. Es por ello que, los conocimientos que se van adquiriendo sobre las funciones de estas moléculas en uno de los sistemas, son de gran utilidad para conocer sus funciones en el otro sistema. Es el caso de las proteínas Sema3E y ANG1, conocidas inicialmente por sus funciones como molécula de guía axonal, y como molécula angiogénica, respectivamente. No obstante, cada vez más se conoce que ambas proteínas desempeñan funciones en ambos sistemas.
En la presente tesis, nos hemos centrado en estudiar las funciones de ambas proteínas durante el desarrollo de la formación hipocámpica, una estructura que interviene en procesos cognitivos como la memoria y el aprendizaje. Además, es una estructura que está arquitectónicamente muy bien organizada, donde las neuronas principales que lo forman, así como las conexiones aferentes principales (fibras entorrinales y comisurales/asociativas) y las conexiones intrínsecas más relevantes (fibras musgosas) se organizan formando una estructura laminar que ha sido usada como modelo de estudio fundamental en Neurociencias. Esta especificación axonal está altamente regulada por numerosos factores. Se conoce bastante bien las funciones desempeñadas por las semaforinas de la clase III en este proceso. No obstante, la participación de Sema3E y su receptor PlexinD1 en el desarrollo de las conexiones del hipocampo, no había sido analizada en detalle, y los resultados obtenidos hasta la fecha resultaron ser algo contradictorios. Por otro lado, el estudio de las funciones de ANG1 y sus receptores TIE2 e ITGB1, tampoco ha sido analizada en este aspecto.
Respecto a Sema3E y PlexinD1, los resultados obtenidos indican que ambas se expresan en la formación hipocámpica en desarrollo, y que Sema3E repele los axones entorrinales in vitro, durante momentos claves del desarrollo de la conexión entorrino-hipocámpica. También indican que el binomio Sema3E/PlexinD1 no son necesarios para el establecimiento de la vía entorrino-hipocámpica, aunque en ausencia de cualquiera de las dos proteínas, aparecen axones ectópicos, que salen de la vía para invadir otras regiones. Tras analizar la citoarquitectura del hipocampo a nivel postnatal y en el adulto, se observa que en ausencia de Sema3E y PlexinD1, la capa granular del giro dentado presenta ondulaciones en la hoja suprapiramidal, así como células granulares ectópicas. También se observan alteraciones en las conexiones comisural/asociacional, las cuales se presentan difusas y poco definidas en la capa molecular interna; así como alteraciones en las fibras musgosas, que se presentan ectópicas, invadiendo la capa granular, y alcanzando la capa molecular interna. Por otro lado, en ausencia de Sema3E se observa un aumento en la proliferación de los precursores presentes en el giro dentado adulto, y un aumento de la excitabilidad a nivel del giro dentado e hipocampo propio.
Respecto a ANG1 y sus receptores, los resultados obtenidos indican que ANG1 e ITGB1 se expresan en el parénquima neural del hipocampo en desarrollo, mientras que TIE2 solo se expresa en vasos sanguíneos presentes en el parénquima. No obstante, se ha observado que las tres proteínas se expresan en cultivos primarios hipocámpicos. También se ha observado que ANG1 promueve el crecimiento de la neurita más larga en los cultivos primarios hipocámpicos, así como el incremento de la distancia máxima alcanzada por los axones de los explantes de hipocampo.
[eng] The development of the central nervous system runs in parallel to the development of the vascular system, thanks to the fact that both systems are able to answer to the same molecules, like Semaphorin3E (Sema3E) or Angiopoietin 1 (ANG1). Even though these molecules were initially known by its functions in axonal guidance, and in angiogenesis, respectively, it is known that both play important roles during the development of both systems. In the present study, we have focused in studying the functions of Sema3E and ANG1, during the development and axonal wiring of the hippocampal formation, a structure widely used in neuroscience studies due to its well-organized citoarchitecture, and due to its implication in many important cognitive functions. The results obtained in the present study have shown that (i) Sema3E and its high affinity receptor, PlexinD1, repel entorhinal axons in vitro, during critical steps of entorhino-hippocampal pathway development; and that absence of Sema3E/PlexinD1 signaling (ii) triggers the aberrant layering of entorhinal axons in the hippocampus; (iii) misorganizes mossy fibers with relevant ectopic fibers in the molecular layer of the adult dentate gyrus; (iv) triggers the appearance of a wavy organization of the suprapyramidal blade of the postnatal and adult dentate gyrus; (v) promotes an increase in dentate precursors proliferation in the adult dentate gyrus; and (vi) induces an increase in the hyperexcitability at the level of the adult dentate gyrus and hippocampus proper. On the other hand, the results have also shown that ANG1 and its receptors, TIE2 and IITGB1, are expressed in the developing hippocampus, and in primary hippocampal culture; and that ANG1 promotes neuritogenesis of primary hippocampal culture, as well as the increase of the maximum distance reached by the axons of hippocampal explants.
2018-03-05T10:56:37Z
2018-03-05T10:56:37Z
2017-12-15
2018-03-05T10:56:37Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/120428
http://hdl.handle.net/10803/462064
spa
(c) Mata, 2017
info:eu-repo/semantics/openAccess
214 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1217712024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Funciones de la proteína priónica celular, alfa-sinucleína y reelina en enfermedades neurodegenerativas
Urrea Zazurca, Laura
Río Fernández, José Antonio del
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Malalties neurodegeneratives
Malalties per prions
Neurodegenerative Diseases
Prion diseases
Prions
[spa]
[eng]
2018-04-23T09:55:47Z
2018-04-23T09:55:47Z
2018-03-16
2018-04-23T09:55:48Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/121771
http://hdl.handle.net/10803/482168
spa
(c) Urrea, 2018
info:eu-repo/semantics/openAccess
203 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1231932024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Hormonal and nutritional regulation of muscle growth and development in gilthead sea bream (Sparus aurata) = Regulación endocrina y nutricional del crecimiento y desarrollo muscular en dorada (Sparus aurata)
Vélez, Emilio J.
Gutiérrez Fruitós, Joaquín
Riera i Codina, Miquel
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Orada
Factors de creixement
Metabolisme
Sparus aurata
Growth factors
Metabolism
[eng] In the Mediterranean region the increasing of competitiveness of the aquaculture industry is of great interest, especially in the case of gilthead sea bream. With the ultimate purpose of optimizing the aquaculture production of this species, the overall goal of the present thesis is to increase the knowledge on the regulation of somatic growth, muscle development and flesh quality. This work includes in vitro approaches to investigate the nutritional (i.e., amino acids, AA) and endocrine (i.e., growth factors) regulation of myogenesis, the role in this process of the main endogenous proteolytic systems, as well as of β2-agonists. On the other hand, by means of in vivo studies, the role of GH/IGF axis’ molecules mediating the positive effects of sustained and moderate swimming in growth, as well as the muscular adaptation to exercise in fingerlings of gilthead sea bream was evaluated. In addition, the effects of a sustained-release formulation of recombinant bovine GH (rBGH) on somatic growth, GH/IGF axis and muscle histology was also analyzed. Regarding the first block of studies, the obtained results revealed the important role of endocrine and nutritional factors, and their crosstalk, controlling in vitro myogenesis. Moreover, the nutritional regulation of protein synthesis through TOR signaling pathway was also demonstrated. Besides, the results have shown that the gene expression of calpains is in general higher at the early proliferative stages, whereas cathepsins and the ubiquitin-proteasome (UbP) molecules are more important at the early differentiation phase of in vitro myogenesis. Nevertheless, calpains and UbP members compared to cathepsins are differentially regulated in response to AA availability, supporting the relevance of nutritional factors in muscle development. The in vitro studies also demonstrated that β2-adrenoceptor agonists, mainly salmeterol, can activate both the PKA and PI3K/AKT/TOR signaling pathways. This activation produces an increase in cell proliferation and lipolysis in gilthead sea bream myocytes, therefore, β2-agonists should be considered an effective strategy to stimulate muscle growth by hyperplasia while reducing fat content, thus, to improve flesh quality in fish. Regarding in vivo studies, both the exercise and the rBGH treatment appeared as different useful strategies to stimulate the GH/IGF axis and to enhance muscle growth. Further, the excess of rBGH revealed the existence of systemic and local regulatory mechanisms in this endocrine system to achieve an accurate control of somatic growth. In addition, the obtained results demonstrated that an increased ratio of IGF-I/GH in plasma is an excellent indicator of growth capacity in this species. Also, a combination of enhanced expression of hepatic igf-1 with muscular GH receptor, ghr-1 has appeared as another molecular marker of fish growth potential. Further, the results demonstrated that growth induced by rBGH is a process that combines muscle hypertrophy and hyperplasia, as well as bone development, to maintain the adequate muscle-skeleton balance that will guarantee a quality product with a proper morphology. Additionally, sustained swimming also induced an improvement of muscle quality characteristics, since in response to exercise the protein turnover (cathepsins and UbP) was increased, which in parallel to structural changes and the new vessels formation, are required for hyperplastic growth and enhanced textural parameters. Overall, the works within this thesis demonstrate that it is possible to improve somatic growth and flesh quality in gilthead sea bream, being the moderate and sustained swimming and the adequate balance of nutrients (e.g., AA) in the diet, besides other potential muscle growth stimulators (such as salmeterol), very promising strategies to boost aquaculture production.
[spa] El objetivo general de esta tesis es profundizar en la regulación del crecimiento somático, el desarrollo muscular y la calidad del filete de dorada, para contribuir así a un aumento de competitividad de la acuicultura mediterránea. Este trabajo incluye experimentos in vitro sobre la regulación de la miogénesis a nivel nutricional (aminoácidos) y endocrino (factores de crecimiento). Se estudió también el papel de los principales sistemas proteolíticos y los efectos de los agonistas β2-adrenérgicos en la miogénesis, síntesis de proteínas y lipólisis. Por otro lado, mediante estudios in vivo se analizó el papel de las moléculas del eje GH/IGF mediando los efectos positivos de la natación moderada y sostenida en el crecimiento, así como la adaptación muscular al ejercicio en alevines. Además, se analizaron los efectos de una formulación de liberación sostenida de GH recombinante bovina (rBGH) sobre crecimiento, el eje GH/IGF y la histología muscular. Con respecto al primer bloque de estudios, los resultados revelaron la importancia de los factores endocrinos y nutricionales, así como su interconexión, en el control de la miogénesis. También se demostró que los agonistas β2, especialmente salmeterol, pueden producir un aumento en la proliferación celular y la lipólisis, y por lo tanto, los agonistas pueden considerarse como una estrategia interesante para estimular el crecimiento por hiperplasia, reducir el contenido de grasa, y mejorar la calidad del producto. Con respecto a los estudios in vivo, tanto el ejercicio como el tratamiento con rBGH resultaron ser métodos útiles para estimular el eje GH/IGF y mejorar el crecimiento. Los resultados demostraron que un mayor ratio de IGF-I/GH en plasma es un excelente indicador de la capacidad de crecimiento en esta especie. Además, la combinación incrementada de expresión de igf-1 hepático con ghr-1 muscular ha resultado ser otro marcador del potencial de crecimiento. En general, esta tesis demuestra que es posible mejorar el crecimiento y la calidad de la carne en dorada, siendo la natación moderada y sostenida y el equilibrio adecuado de nutrientes en la dieta (AA), además de otros estimuladores potenciales del crecimiento muscular (como el salmeterol), estrategias muy prometedoras para impulsar la producción acuícola.
2018-06-22T06:55:21Z
2018-10-10T05:10:22Z
2018-04-10
2018-06-22T06:55:21Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/123193
http://hdl.handle.net/10803/586044
eng
(c) Vélez,, 2018
info:eu-repo/semantics/openAccess
464 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1276792024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
El rol de los macrófagos en el Sindrome de Aicardi-Goutières
Vico Rivero, Tania
Celada Cotarelo, Antonio
Lloberas Cavero, Jorge
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Malalties neurodegeneratives
Macròfags
Neurodegenerative Diseases
Macrophages
[spa] El síndrome de Aicardi-Goutières (AGS) es una interferonopatía de tipo I que afecta mayoritariamente al cerebro y a la piel. Las personas afectadas tienen un nivel elevado de IFN-α en el líquido cefalorraquídeo y en el suero, tal y como sucede en una infección vírica congénita, pese a no detectar virus en ninguno de los casos estudiados. Aún no se conocen los detonantes de la aparición de la enfermedad, aunque todo apunta a que podría deberse a un factor exógeno y/o al propio background genético del individuo. En los últimos años se han identificado mutaciones en distintos genes que causan el AGS: TREX1, RNASA H2 (Subunidades A, B y C), SAMHD1, ADAR e IFIH1. Éstas suelen provocar la pérdida de la función de las proteínas, las cuales tienen en común su participación en la señalización y en el procesamiento de los ácidos nucleicos. En nuestro grupo se ha demostrado que el déficit funcional de proteínas que intervienen en la reparación del ADN, como Nbs1 y Trex1, alteran las funciones de los macrófagos, y consecuentemente los procesos donde éstos intervienen. Estas células son capaces de modular la respuesta inflamatoria gracias a sus actividades pro y antiinflamatorias. Por ello, la actividad de los macrófagos debe estar finamente regulada ya que el exceso en la respuesta pro- o antinflamatoria provoca daño en los tejidos y la aparición de enfermedades crónicas. Los macrófagos tienen un papel clave en el mantenimiento de la homeostasis, por lo que las alteraciones producidas en estas células podrían ser la base de la autoinmunidad en el AGS. En esta tesis se muestra el estudio de Samhd1 y del complejo RNasa H2 en los macrófagos y en las enfermedades autoinmunes. Estas proteínas participan en el metabolismo de los ácidos nucleicos y están relacionadas con el AGS. En mamíferos Samhd1 es la fosfohidrolasa encargada de regular negativamente la concentración de dNTPs intracelulares, mientras que el complejo RNasa H2 es la mayor fuente de actividad ribonucleasa H. De hecho, sus actividades son esenciales para el mantenimiento de la integridad genómica. En esta tesis se mostró que Samhd1 y el complejo RNasa H2 forman parte de los mecanismos de reparación del ADN que aseguran la supervivencia de los macrófagos durante la inflamación. Se determinó que los estímulos proinflamatorios inducían la expresión de Samhd1 en los macrófagos mientras que la expresión del complejo RNasa H2 era constitutiva. En ratones deficientes en Samhd1 y en el complejo RNasa H2 se observó un aumento en la expresión de genes estimulados por interferón (ISGs) en el corazón y en el cerebro, tal y como sucede en pacientes con AGS. Además, también se vio incrementada la expresión de estos genes en los macrófagos activados con estímulos proinflamatorios. Por otro lado, no pudimos detectar ningún efecto de las proteínas Samhd1 y RNasa H2 en la diferenciación, proliferación y en la activación de estas células. Sin embargo, cuando fueron activados de forma proinflamatoria, los macrófagos deficientes en estas proteínas presentaron más daño en el ADN respecto a los controles. Además, dicho daño fue causado por las grandes cantidades de especies reactivas de oxígeno (ROS) producidas por los propios macrófagos. Por otro lado, la falta de Samhd1 aumentó la severidad de la respuesta autoinmune la inducción del modelo in vivo de encefalomielitis autoinmune experimental (EAE). En conjunto estas observaciones sugieren que tanto Samhd1 como el complejo RNasa H2 forman parte de los mecanismos de protección de los macrófagos, que previenen el daño en el ADN causado por las grandes cantidades de ROS que estas células producen durante la respuesta inflamatoria.
[eng] Aicardi-Goutières Syndrome (AGS) is a type I interferonopathy which affects brain and heart. Patients with AGS show high levels of IFN-α in cerebrospinal fluid and serum, which mimic a congenital virus infection. The trigger of this disease still is unknown but environmental factors and the genetic background could be potentially candidates. Currently, seven mutations have been described in patients with AGS: TREX1, RNASA H2 (Subunit A, B and C), SAMHD1, ADAR and IFIH1. Generally it causes the loss of function of the proteins, which are implicated in the signaling and metabolism of nucleic acids. Macrophages are an essential component of both innate and adaptive immunity. During immune response these cells play a dual role. Firstly macrophages produce pro-inflammatory mediators, including cytokines and reactive oxygen species (ROS), and engulf by phagocytosis pathogens and cell components. Secondly, when this damaging response is unnecessary macrophages acquire anti-inflammatory functions in order to induce tissue repair and the resolution of inflammation. The tightly regulation of pro- and anti-inflammatory activities in macrophages is essential to prevent tissue damage and chronic diseases. In our group we had demonstrated that proteins with DNA repair activities, as Nbs1 and Trex1, were required for macrophage functional activity. Macrophages are essential to maintain homeostasis and its alterations could be the origin of autoimmunity in AGS. In this thesis we showed that Samhd1 and RNase H2 protect macrophages during inflammation against DNA damage, caused by reactive oxygen species that they produce. Also we demonstrated that Samhd1 restrained the autoimmunity response in mice. These results reveal that Samhd1 and RNase h2 confer protection against DNA damage during inflammation in macrophages.
2019-01-29T08:14:15Z
2019-11-07T06:10:18Z
2018-11-07
2019-01-29T08:14:15Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/127679
http://hdl.handle.net/10803/665198
spa
cc-by-nc-nd, (c) Vico, 2018
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
161 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1276922024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Marcadores fisiológicos y estado óxido-reductor durante las fluctuaciones térmicas en la dorada (Sparus aurata)
Sánchez Nuño, Sergio
Ibarz i Valls, Antoni
Carbonell i Camós, Teresa
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Orada
Metabolisme
Aqüicultura
Sparus aurata
Metabolism
Aquaculture
[spa] La acuicultura es una industria en crecimiento que proporciona cada vez más una gran cuantía de productos pesqueros para el consumo humano, siendo la dorada (Sparus aurata) una de las especies más producidas en el área del Mediterráneo. Pese a los grandes avances que se han hecho en la alimentación y el crecimiento de los cultivos, todavía existen algunas dificultades. La energía de la dieta y las fluctuaciones de temperatura afectan al estado de salud de los peces, causando grandes pérdidas en la producción de pescado durante el invierno. La presente tesis trata de analizar los efectos de la reducción del contenido lipídico de la dieta de un 18% a un 14% durante un período de fluctuación de temperatura tratando de simular el período invernal. Los animales fueron sometidos 30 días a 22°C (Pre-Frío), a continuación 50 días a 14°C (Frío) y posteriormente 35 días a 22°C (Recuperación). Para comprender mejor el período improductivo del invierno y su recuperación, evaluamos en condiciones controladas el crecimiento de los animales, parámetros de osomolaridad, la actividad del metabolismo intermediario, metabolitos plasmáticos, las defensas antioxidantes enzimáticas, glutatión, lípidos oxidados, proteínas oxidadas, expresión de proteínas de choque térmico (HSPs), la expresión de los sistemas ubiquitina-proteasoma y lisosomal, y también la respuesta hipofisaria a la fluctuación térmica y al contenido lipídico de la dieta.
La reducción del contenido lipídico en la dieta a 22°C no afectó significativamente a la tasa de crecimiento estándar (SGR) ni a la tasa de conversión del alimento (FCR), tampoco a los niveles de glutatión ni a la actividad enzimática global, sin embargo, redujo la acumulación de lípidos oxidados. Esta situación sugiere la posibilidad de reducir la energía de la dieta durante los meses previos al invierno. En respuesta a una mayor cantidad de lípidos en la dieta, la expresión de los marcadores hipofisarios se reguló al alza antes de la ingesta matutina, en cada período térmico propuesto. A bajas temperaturas, los animales disminuyeron la ingesta, y el análisis de los metabolitos plasmáticos y de las actividades enzimáticas del hígado demostraron una reorganización del metabolismo hepático, principalmente en los peces con una dieta baja en lípidos. Además, el hígado mostró una falta de adaptación de la actividad enzimática con función antioxidante que repercutió en una alteración del ciclo oxido-reductor del glutatión, independientemente de la dieta. Los niveles de glutatión también disminuyeron en todas las dietas a 14ºC. Las principales vías proteolíticas también evidenciaron una menor expresión inducida por frío. La suma de estos efectos provocó la acumulación de proteínas oxidadas en el hígado de los animales alimentados con más lípidos tras 50 días exposición a 14°C. Sin embargo, la hipófisis reguló positivamente su actividad, a pesar de la depresión de los tejidos periféricos y la detención del crecimiento. La recuperación de las bajas temperaturas ocasionó una adaptación lenta de los animales y un incremento del potasio plasmático, y parece ser necesario un mayor contenido de lípidos en la dieta para restablecer una condición hepática óptima. Las actividades metabólicas y antioxidantes se restauraron gradualmente, y la expresión de las vías proteolíticas se recuperó lentamente hasta sus valores anteriores al frío, sin embargo, el ciclo oxido-reductor del glutatión no se restauró. La recuperación gradual de la temperatura y de la ingesta revirtieron la actividad hipofisaria. Por lo tanto, estos resultados sugieren que el contenido de lípidos en la dieta debería reducirse para hacer frente a las bajas temperaturas, haciendo necesaria la alimentación con dietas más energéticas y reforzadas durante el periodo de recuperación de la temperatura. Esta información puede ser útil para investigadores y productores de pescado.
[eng] Aquaculture is a growing industry that is increasingly providing a sizable proportion of fishery products for human consumption. Dietary energy and temperature fluctuations affect fish health and may even trigger mortality, causing great losses in fish production during winter. The present thesis analysed the effects of reducing dietary lipid content from 18% to 14% during a temperature fluctuation period simulating winter period: 30 days at 22ºC (Pre-Cold), 50 days at 14ºC (Cold) and then 35 days at 22ºC (Recovery). To better understand this unproductive period we evaluate at indoor conditions fish growth, osomolarity parameters, intermediary metabolism activity, plasma metabolites, enzymatic antioxidant defences, glutathione, oxidised lipids, oxidised proteins, heat-shock proteins expression, ubiquitin-proteasome and lysosomal expression, and also the pituitary response to temperature and dietary lipids.
Decreasing dietary lipid content at 22ᵒC did not significantly affect the standard growth rate or FCRs, glutathione levels or enzyme activities, but did reduce the amount of oxidised lipids. In response to higher dietary lipids, pituitary expression was up-regulated before the morning ingesta, at each thermal period. At low temperatures, animals reduced feed intake and the analysis of plasma metabolites and liver enzyme activities demonstrated a liver metabolism reorganisation, mainly in fish on a low-lipid diet. Liver showed a lack of adaptation of antioxidant enzyme activities, and a subsequently altered glutathione ratio, irrespective of diet. Main proteolytic pathways also evidenced a cold induced depression in its expression. Thus oxidised proteins were accumulated in D16 and D18 livers after 50 days at 14ºC. However, pituitary up-regulate its expression, despite the drastic fall of the peripheral tissues responses and the growth arrest. The recovery from low temperatures was delayed. Metabolic and antioxidant enzyme activities were gradually restored, and also expression of proteolytic pathways were late recovered to pre-cold values, but the glutathione redox cycle was not restored. Temperature and intake recovery reverted pituitary transitory up-regulated activity. Thus, these results suggest that dietary lipid contents should be reduced to cope with low temperatures and that improved diets with higher lipid content are required for recovery from low temperatures, which might be useful information for fish producers and researchers.
2019-01-29T10:44:49Z
2019-01-29T10:44:49Z
2018-11-19
2019-01-29T10:44:50Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/127692
http://hdl.handle.net/10803/665206
spa
cc-by-nc-sa, (c) Sánchez, 2018
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
185 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1319032024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Caracterización funcional del mucus epidérmico en peces de interés productivo: Metodología no invasiva de identificación de moléculas biomarcadoras y relación con el estado fisiológico.
Sanahuja Piera, Ignasi
Ibarz i Valls, Antoni
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Aqüicultura marina
Peixos
Membrana mucosa
Mariculture
Fishes
Mucous membrane
[spa] La acuicultura se ha convertido en una alternativa real y rentable a la pesca extractiva para proporcionar un alimento de un elevado valor nutritivo. Entre las especies de mayor relevancia en la producción acuícola marina del área Mediterránea, se encuentran la dorada (Sparus aurata), la lubina (Dicentrarchus labrax) y más recientemente la corvina (Argyrosomus regius). Si bien se han conseguido grandes adelantos en la mejora de la alimentación y el crecimiento, las metodologías más utilizadas de análisis para determinar su estado fisiológico son de carácter invasivo, ya sea por análisis sobre tejidos (lo que provoca la muerte del animal) o hematológicos (pueden provocar patologías adyacentes). Las superficies mucosas (en piel, branquias e intestino) de los peces teleósteos constituyen la primera línea de defensa contra la infección patógena además de participar en un amplio espectro de otros procesos fisiológicos muy importantes como la absorción de nutrientes, la osmoregulación, la respiración, la locomoción o la excreción de residuos. En la última década, el mucus epidérmico llegado a cautivar a muchos investigadores por su gran variedad de respuestas frente a diferentes condiciones y además, por tener un potencial muy importante para ser un método no invasivo de estudio del estado global del animal. Este trabajo se ha centrado en la característica no invasiva y potencial del mucus epidérmico. Por otro lado, tiene como objetivo principal obtener un conjunto completo de marcadores biológicos o biomarcadores (definidos en este trabajo como biomarcadores asociados al mucus de la piel o SMABs, por sus siglas en inglés “Skin Mucus Associated Biomarkers” del estado fisiológico en el mucus para poder establecer su relación con la respuesta a los cambios ambientales y nutricionales. Para ello, se propuso: caracterizar los componentes proteicos del mucus en dorada, estudiar la respuesta mediante diferentes agentes estresores, ya sean agudos o crónicos y caracterizar y comparar algunas de las propiedades defensivas del mucus entre las tres especies. Como resultado de todos estos objetivos, se han identificado una serie de posibles SMABs ordenados de la siguiente manera: 1) características físico-químicas, dónde se propone el estudio reológico del mucus como un posible informador de un estrés agudo; 2) metabolitos y hormonas, estudiando sus cambios en el mucus, sus niveles de exudación puede informar sobre respuestas agudas, como por ejemplo en los metabolitos como la glucosa, el lactato, la proteína o en la hormona cortisol; 3) enzimas con función defensiva no-específica, tanto proteasas como esterasas tienen un papel muy importante en el mucus, por ello se estudió el zimograma de la actividad proteasa y la familia de las carboxilesterasas, como posibles marcadores biológicos frente a un estrés crónico; y 4) otras moléculas principalmente de estrés crónico, como: la actina y sobretodo sus isoformas, importantes informadoras sobre la secreción del mucus; diferentes fragmentos de queratina, propuestos como péptidos antimicrobianos; moléculas relacionadas con el metabolismo de la glucosa, que pueden informar sobre el estado metabólico interno de los animales; moléculas relacionadas con el metabolismo proteico, importantes para determinar la estructura del mucus o activadoras de varios componentes; y finalmente moléculas con un carácter protector como las transferrinas o diferentes chaperonas. Con todo ello, finalmente se determinó también la actividad bactericida del mucus epidérmico como indicativo del potencial real defensivo contra posibles infecciones. En las conclusiones del trabajo se explican los beneficios de estudiar las propiedades y componentes del mucus de la piel como indicativos del estado del animal y de manera no invasiva, indicando qué componentes pueden ser más interesantes de analizar de manera rápida y qué componentes responden a desafíos agudos o crónicos.
[eng] Aquaculture has become a real and profitable alternative to extractive fishing, providing food with high nutritional value. In this work, we select three marine species with a great interest in Mediterranean aquaculture: gilthead sea bream (Sparus aurata), sea bass (Dicentrarchus labrax) and meagre (Argyrosomus regius), with the purpose to evaluate the health and welfare status of the animals through non-invasive methods, selecting putative biomarkers. Our aim was to use skin mucus as it plays an important role in innate defense, but also in other physiological processes such as osmoregulation, respiration, locomotion or waste excretion. For that, fish were subjected to different stress factors (acute and chronic), and different techniques were used to reveal a wide range of biomarkers, also described in the present study as Skin Mucus Associated Biomarkers, SMABs. As result, we propose the following biological markers: 1) related to rheology, mucus viscosity was selected as acute stress indicator; 2) related to metabolism response, metabolites such as glucose, lactate or protein, together with exuded cortisol, its mucus levels could report on acute responses like hypoxia or netting, and chronic stressors like fasting periods in sea bream; 3) related to enzymatic activities, several protease types could be good biomarkers of fish defense status or mucus removal, mainly the metalloprotease activity detected at chronic low temperatures, or esterases subfamily of carboxylesterase, within which we detected at least three different activities in fish mucus, all of them related to detoxifying capacity to different toxics; 4) related to different soluble mucus proteins by proteasome studies, like some structural β-actin or keratin isoforms (KDAMPs), some metabolic proteins related to glucose and protein metabolism, or protective proteins with different functions like transferrin or Heat Shock Proteins (HSPs). Finally, we also determined the bactericidal activity of the epidermal mucus as an indication of the real defensive potential against possible infections. In the conclusions section, we explain the benefits of studying the properties and components of the skin mucus as indicative of the animal state non-invasively, indicating which components can be more interesting to analyze quickly and which components would better respond to acute challenges or chronic conditions.
2019-04-09T09:25:27Z
2019-07-18T05:10:14Z
2019-01-18
2019-04-09T09:25:27Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/131903
http://hdl.handle.net/10803/666610
spa
cc-by, (c) Sanahuja, 2019
http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
269 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1320482024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Physical exercise as non-pharmacological tool to counteract drug-induced liver mitochondrial injury: effects on mitochondrial bioenergetics, oxidative stress, apoptosis, dynamics and auto (mito) phagy signalling markers
Santos Alves, Estela
Ancensão, António Alexandre Moreira Ribeiro de
Torrella Guio, Joan Ramon
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Intoxicació
Fetge
Drogoaddicció
Mitocondris
Poisoning
Liver
Drug addiction
Mitochondria
[eng] Liver diseases resulting from the toxicity induced by frequent pharmacological drug consumption are among the main health problems of modern western societies. On the other hand, healthy life-style-based behaviors including physical exercise are critical for counteracting, by preventing and/or treating, the drug-associated deleterious consequences for the hepatic tissue. The present thesis aimed to study, in a rat model, the effects of two chronic physical exercise regimens on liver morphological, biochemical and functional features centered on mitochondria, as these subcellular network compartments are known as dynamic structures closely involved in important mechanisms related to both the physiopathology of the disease and the beneficial adaptations of tissues afforded by exercise. Functional alterations in liver mitochondria were measured in in vitro: respiratory-driven endpoints, susceptibility to permeability transition pore opening. Additionally, enzymatic activities and the expression of proteins involved in redox response, apoptotic cell death, mitochondrial biogenesis, dynamic and autophagic markers were analyzed throughout the experimental work comprised in this thesis. Basal mitochondrial responses to toxic drugs exposure, both after in vitro (diclofenac) and in vivo (doxorubicin) stimulation were determined. It was overall concluded that chronic physical exercise induced liver mitochondrial alterations suggestive of positive remodeling, which were translated in a resultant more resistant phenotype against the in vitro toxicity of diclofenac and the in vivo harmful effects of doxorubicin. The observed mitigation effects were associated with favorable modifications in functional endpoints of mitochondrial respiration and in key signaling proteins related to oxidative stress and damage, apoptosis, mitochondrial biogenesis and dynamics, and auto(mito)phagy-related quality control mechanisms.
2019-04-11T10:55:34Z
2019-04-11T10:55:34Z
2018-12-20
2019-04-11T10:55:34Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/132048
http://hdl.handle.net/10803/666639
eng
cc-by, (c) Santos, 2018
http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
155 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1368252024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Mecanismos neuroprotectores de la eritropoyetina (NeuroEPO) en enfermedades neurodegenerativas
Garzón Gómez, Fernando
Rama Bretón, Ramón
Alva Bocanegra, Norma V. (Norma Violeta)
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Malalties neurodegeneratives
Eritropoetina
Neurodegenerative Diseases
Erythropoietin
[spa] La eritropoyetina (EPO) es una glucoproteína inicialmente identificada como una hormona sintetizada y secretada por el riñón que regula la eritropoyesis. Muchos estudios experimentales muestran que la EPO tiene una acción neuroprotectora en el cerebro. En trastornos neurológicos agudos y crónicos, particularmente en apoplejía, lesión cerebral traumática, enfermedad de Alzheimer, enfermedad de Parkinson, esclerosis lateral amiotrófica y en accidente cerebro vascular, tiene efectos neuroprotectores. El objetivo de este estudio, utilizando un modelo in vitro, fue determinar cómo NeuroEPO, una variante de EPO con un bajo contenido de ácido siálico, protege a las neuronas de la acción excitotóxica del glutamato. Se utilizó cultivos neuronales primarios que se obtuvieron de la corteza cerebral de embriones de rata Wistar después de 17 días de gestación. La excitotoxicidad se indujo después de nueve días de cultivo in vitro mediante tratamiento con un medio que contenía glutamato 100 μM durante 15 minutos, para luego ser tratado con 100 ng / ml de NeuroEPO. Después de 24 h, el tratamiento mostró una disminución significativa (p <0,01) en la mortalidad, en comparación con las células tratadas con glutamato solo. El tratamiento NeuroEPO disminuyó la mortalidad y las células tendieron a reproducir las características morfológicas del control. Las imágenes obtenidas mediante microscopía de contraste de fases muestran que las neuronas tratadas con glutamato muestran una contracción corporal, pérdida de dendritas que no hacen contacto con las células vecinas y que NeuroEPO es capaz de preservar las características morfológicas del control. El estrés oxidativo inducido por el glutamato se reduce después del tratamiento con NeuroEPO. Las pruebas por inmunocitoquímica muestran que el cultivo es esencialmente puro en las neuronas, que el glutamato causa mortalidad celular, y que esto se evita parcialmente cuando en el medio de cultivo se añade NeuroEPO. Se analizó también la activación de las vías apoptóticas intrínsecas. La disminución en la relación Bcl-2 / Bax, fue determinante en la liberación de citocromo c desde la mitocondria hacia el citosol y en la expresión y la actividad de caspasa-3 observada en las células tratadas solo con glutamato. Estas alteraciones fueron evitadas en las células bajo tratamiento con NeuroEPO posterior al glutamato. Estos resultados permiten aseverar que NeuroEPO ejerce su función neuroprotectora actuando directamente sobre las neuronas una vez que se ha inducido la excitotoxicidad del glutamato, puede atenuar sustancialmente los cambios morfológicos causados por la excitotoxicidad inducida por glutamato en las neuronas, reduciendo el efecto neurotóxico que éste ejerce sobre la viabilidad neuronal, protege a las neuronas del estrés oxidativo y de la apoptosis inducidos por el glutamato mediante el manteniendo el equilibrio entre proteínas anti-apoptóticas (Bcl-2) y pro-apoptóticas (Bax), evitando la liberación al citosol del citocromo c y reduciendo la actividad de la caspasa-3. Los bajos niveles de ácido siálico de la NeuroEPO comparados con la rhEPO al parecer no afectan a la actividad neuroprotectora de la NeuroEPO.
[eng] Erythropoietin (EPO) is a glycoprotein initially identified as a hormone synthesized and secreted by the kidney that regulates erythropoiesis. Many experimental studies show that EPO has a neuroprotective action in the brain. In acute and chronic neurological disorders, particularly in stroke, traumatic brain injury, Alzheimer's disease, Parkinson's disease and amyotrophic lateral sclerosis, it has neuroprotective effects. The objective of this study, using an in vitro model, was to determine how NeuroEPO, a variant of EPO with a low content of sialic acid, protects neurons from the toxic action of glutamate. Primary neuronal cultures that were obtained from the cerebral cortex of Wistar rat embryos after 17 days of gestation were used. The excitotoxicity was induced after nine days of in vitro culture by treatment with a medium containing 100 μM glutamate for 15 minutes. After 24 h, treatment with 100 ng of NeuroEPO / ml showed a significant decrease (p <0.01) in mortality, compared to cells treated with glutamate alone. The NeuroEPO treatment decreased mortality and tended to reproduce the morphological characteristics of the control. The oxidative stress induced by glutamate is reduced after treatment with NeuroEPO. The images obtained by phase contrast microscopy show that neurons treated with glutamate show a body contraction, loss of dendrites that do not make contact with neighboring cells, and NeuroEPO is capable of preserving the morphological characteristics of the control. Immunocytochemistry tests show that the culture is essentially pure in neurons, that glutamate causes cell mortality, and that this is partially avoided when NeuroEPO is added to the culture medium. The activation of the intrinsic apoptotic pathways was also analyzed. The decrease in the Bcl-2 / Bax ratio was decisive in the release of cytochrome from the mitochondria to the cytosol and in the expression and activity of caspase-3 observed in the cells treated with glutamate. These alterations were avoided in the cells under treatment with NeuroEPO. These results confirm that NeuroEPO has a protective effect against the neuronal damage induced by excitotoxicity, improving the antioxidant activity in the neuron and protecting it from oxidative stress; In addition, they show that NeuroEPO protects cortical neurons from glutamate-induced apoptosis by up-regulating Bcl-2 and inhibits the activation of caspase-3 induced by excitotoxicity due to glutamate.
2019-07-10T10:46:33Z
2019-07-10T10:46:33Z
2019-01-15
2019-07-10T10:46:34Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/136825
http://hdl.handle.net/10803/667151
spa
(c) Garzón, 2019
info:eu-repo/semantics/openAccess
140 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1408782024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Noves funcions de PrP(c) en neurotransmissió, neuroprotecció i neurodegeneració
Matamoros i Anglès, Andreu
Río Fernández, José Antonio del
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Malalties del sistema nerviós central
Central nervous system diseases
Prions
[cat] Les Prionopaties són una família de malalties neurodegeneratives minoritàries letals. Sóc causades pel plegament aberrant de la proteïna priònica (PrPC), que s’agrega i acumula al parènquima neuronal causant la neurodegeneració. Als anys vuitanta, Europa va sofrir l’epidèmia d’encefalopatia espongiforme bovina que va infectar alguns centenars de persones que acabarien sofrint la patologia. Aquesta crisi sanitària va posar de manifest la capacitat infectiva dels prions entre espècies i va convertir l’estudi de la biologia de la PrPC en un tema de salut pública. Arrel d’això, es van generar els primers models de ratolí deficients per la PrPC (Prnp0/0) com a eines d’estudi i es va demostrar que la presència de la PrPC endògena és indispensable per la infectivitat de les Prionopaties. Aquests resultats postulaven que la patogènia d’aquestes malalties provindria tant del guany de funció patològica degut a la seva agregació, com de la manca de la funció fisiològica al perdre la seva conformació. Aquesta hipòtesi va derivar en una doble focalització en la recerca sobre les Prionopaties. Per una banda, l’estudi de les causes i conseqüències de l’adquisició de la conformació patogènica scrapie, la PrPSc, i per l’altra, la cerca de les funcions fisiològiques de la PrPC nativa.
Atès al que acabem de comentar, la present tesi se centra en l’estudi de la biologia de la PrPC per intentar entendre millor les Prionopaties. La PrPC s’expressa ancorada a la membrana plasmàtica, sobretot al terminal sinàptic, i se l’ha relacionat amb la regulació de la neurotransmissió, la diferenciació neuronal i la patologia de la malaltia d’Alzheimer. No obstant, el paper real és desconegut encara ja que s’han publicat resultats contradictoris i amb poca reproductibilitat. En aquesta tesi hem desenvolupat nous models in vitro i in vivo per estudiar la PrPC i poder definir nítidament les seves funcions.
En primer lloc, ens hem centrat en la generació i caracterització del primer model d’iPSC procedents d’un pacient de Prionopatia amb comorbiditat amb Taupatia. Hem desenvolupat un cultiu neuronal que reprodueix gran part del fenotip del pacient. Observem astrogliosi, mort cel·lular, endarreriment de la diferenciació neuronal i un increment de la fosforilació de Tau. Tot i que no hem observat la generació de PrPSc, hem creat el primer model derivat directament pacient de Prionopatia que ens permet estudiar la Taupatia i les seva comorbiditat. En segon lloc, hem estudiat el paper neuroprotector de PrPC. S’havia observat prèviament que els animals genoanul·lats eren més susceptibles a l’epilèpsia, però altres grups havien observat resultats contradictoris. Per resoldre aquesta controvèrsia, hem avaluat la resposta epilèptica de quatre soques de ratolí Prnp0/0 diferents. Els nostres resultats demostren que, tot i que les diferents soques presenten respostes diferents, la PrPC sí que exerceix un paper neuroprotector enfront a l’epilèpsia. A més, hem observat que necessita estar ancorada a membrana i el seu domini OR N-terminal per exercir aquesta funció. Finalment, la última part d’aquesta tesi comença amb l’adquisició d’un nou model de ratolí Prnp0/0, el model ZH3, generat sota un fons genètic pur co-isogènic (C57Bl6). Aquest nou model ens ha obert la porta a noves línies d’investigació sobre el paper de PrPC en la neurotransmissió, la maduració neuronal i la conducta. Els nostres resultats mostren un comportament ansiós, una activitat reduïda i un deteriorament de l'aprenentatge basat en el condicionament operant en els animals ZH3-Prnp0/0. L'absència de PrPC també provoca una elevada excitabilitat sinàptica, una major susceptibilitat epilèptica i impossibilita la generació de potenciació a llarg termini. A més, la nostra aproximació in vitro mostra un retard en la formació de xarxes i una baixa connectivitat.
En resum, aquesta tesi ha aportat nova informació sobre les funcions fisiològiques de PrPC des de la regulació de la fosforilació de la proteïna Tau en un model pioner d’iPSC procedents de pacients, fins a la neuroprotecció, la neurotransmissió i la conducta en models animals.
[eng] Misfolded cellular prion protein (PrPC) is the causative agent of the transmissible spongiform encephalopathies (TSEs). PrPC is a synaptic protein expressed in the cerebral cortex including the hippocampus. It has been described in numerous cellular processes (i.e. cell differentiation, neurotransmission, and copper homeostasis among others). Moreover, PrPC levels are decreased in TSEs. These findings offer new insight into the study of TSEs: understanding this pathology also as a loss of function due to the reduction of PrPC. Recently, it was demonstrated that many of the functions related to PrPC were based on mouse models with impure background, and these need to be reevaluated. In this context, the present thesis focuses on the study of biology of the PrPC trying to understand TSEs symptomatology. Here we have developed new models in vitro and in vivo to study PrPC and to clearly define its functions.
First of all, we generated and characterized the first iPSC model from a patient with TSEs with comorbidity with Tauopathy. We have developed a neuronal culture that reproduces a large part of the patient's phenotype: astrogliosis, cell death, delayed neuronal differentiation and increased Tau hyperphosphorylation. Although we have not observed the generation of misfolded PrPC, we have created the first directly derived TSE patient model that allows us to study Tauopathy and its comorbidity. Secondly, we studied the neuroprotective role of PrPC. It had previously been noted that knock-out animals were more susceptible to epilepsy, but other groups reported contradictory results. To resolve this controversy, we evaluated the epileptic response of four different Prnp0/0 mouse strains. Our results show that PrPC does play a role in epilepsy neuroprotection. Moreover, we observed that you PrPC need to be anchored to the membrane and express its N-terminal domain to perform this function. Finally, we focused in the characterization of a new model of Prnp0/0 mouse (ZH3) generated under a pure co-isogenic background. Our results show anxious behavior, reduced activity and deterioration of learning capabilities in animals ZH3-Prnp0/0. The absence of PrPC also causes high synaptic excitability, greater epileptic susceptibility and prevents the generation of long-term potentiation. In addition, our in vitro approach shows a delay in the formation of networks and a low connectivity.
In summary, this thesis has provided new information on the physiological functions of PrPC from the regulation of the phosphorylation of the Tau protein in a pioneer model of iPSC from patients, to neuroprotection, neurotransmission and behavior in animal models.
2019-09-25T09:47:55Z
2020-04-25T05:10:17Z
2019-04-25
2019-09-25T09:47:55Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/140878
http://hdl.handle.net/10803/667519
cat
cc-by, (c) Matamoros, 2019
http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
265 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1472192024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Paper de la Sintaxina-1 i els lipid rafts en guia axonal i regeneració neural
Roselló Busquets, Cristina
Soriano García, Eduardo
Martínez Mármol, Ramón
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Membranes cel·lulars
Proteïnes de membrana
Axons
Cell membranes
Membrane proteins
[cat] Durant el desenvolupament del sistema nerviós cal que les cèl·lules formades a una zona concreta migrin fins a la seva posició final o bé que projectin els seus axons per tal de contactar amb les seves cèl·lules diana. En aquest procés participen multitud de molècules de guia axonal i els seus receptors, que produiran l’atracció o la repulsió de l’axó, guiant-lo fins a la seva posició final. En aquest procés el conus de creixement té un paper clau ja que és on es localitzen la majoria d’aquests receptors i on es dona el recanvi de membrana a través de l’exocitosi i endocitosi, necessàries pel creixement de l’axó. En aquests processos de fusió de membrana participen les proteïnes SNARE, entre elles la Sintaxina-1. Una de les molècules guia més importants durant el desenvolupament del sistema nerviós és la Netrina-1. Aquesta molècula té diferents receptors i segons al receptor que s’uneixi provocarà atracció o repulsió. Estudis previs demostren que la la Sintaxina-1 interacciona amb un dels receptors de la Netrina-1, el DCC, i que aquesta interacció és necessària, durant el desenvolupament de la medul·la espinal, per a l’atracció de les neurones comissurals in vitro. Hi ha pocs estudis on s’investigui el paper de les proteïnes SNARE en guia axonal in vivo. Per aquesta raó, en aquesta tesi estudiem el paper de les proteïnes SNARE, específicament de la Sintaxina-1, en la guia axonal de les neurones comissurals, durant el desenvolupament de la línia mitja i la medul·la espinal, en tres models animals diferents (mosca, pollastre i ratolí). Per mitjà de la supressió dels gens de diferents proteïnes SNARE, demostrem que la Sintaxina-1 és necessària per la correcta guia axonal de les neurones comissurals i el correcte desenvolupament de la medul·la a les tres espècies. A més, confirmem que la pèrdua de funció de la Sintaxina-1 comporta una pèrdua de la sensibilitat de les neurones comissurals a les molècules de guia axonal Netrina-1 i Slit-2 i que la funció de la Sintaxina-1 està conservada en diferents processos de guia axonal com la repulsió depenent de Slit/ROBO a les neurones comissurals, i la repulsió depenent de Netrina-1/UNC5 a les neurones de la EGL.
La majoria dels mecanismes involucrats en la guia axonal durant el desenvolupament són molt similars als processos que es donen durant la regeneració. Gran part dels receptors que participen en guia axonal i creixement estan localitzats en microdominis de membrana rics en esfingolípids i colesterol, anomenats lipid rafts, i la seva funcionalitat depèn de la correcta localització en aquests microdominis. A més el colesterol proporciona ordre i rigidesa a les membranes. Aquí demostrem com al disminuir el colesterol de les membranes incrementem el creixement neurític, l’àrea dels conus de creixement, la densitat dels fil·lopodis i la ramificació de neurones immadures del sistema nerviós central i perifèric cultivats in vitro. A més, demostrem que la pèrdua de colesterol afavoreix la regeneració de neurones hipocampals axotomitzades in vitro, de la via perforant en cultius organotípics i del nervi ciàtic in vivo. Finalment, també demostrem que la Nistatina, una droga àmpliament utilitzada per eliminar els lipid rafts de les membranes, incrementa la regeneració in vitro de neurones d’hipocamp activant l’enzim òxid nítric sintasa i, en conseqüència, incrementant els nivells d’òxid nítric.
[eng] During the nervous system development neurons have to migrate and extend their axons to connect with their targets. In this process a huge amount of axon guidance molecules and their receptors participate to produce axon attraction or repulsion, guiding them to their final position. The growth cone has a key role in this process because the majority of receptors are localized in its surface and is where membrane turnover takes place. SNARE proteins are important components for membrane fusion in both, exocytosis and endocytosis, and their participation in axon guidance has been recently described. One important molecule during the nervous system development is Netrin-1. This guidance cue has different receptors and has the ability to produce attraction or repulsion depending on the receptor it binds. Recent studies have demonstrated that one of the SNARE proteins, Syntaxin-1, interacts with the Netrin-1 receptor DCC and that this interaction is necessary for the attraction of the commissural neurons. In this thesis we study the role of Syntaxin-1 during the commissural neuron guidance in three different animal models (fly, chicken and mouse). Deleting SNARE genes, we demonstrate that Syntaxin-1 is necessary for the correct commissural axon guidance and the correct spinal cord development in the three species. The mechanisms that regulate axon growth during development are very similar to processes that take place during axon regeneration. A variety of axon guidance receptors are localized in membrane microdomains enriched in cholesterol, termed lipid rafts, whose functionality depends on the proper localization within these microdomains. Here, we demonstrate that cholesterol depletion increases neurite growth, growth cone area, filopodia density and branching in immature neurons of the central and peripheral nervous system in vitro. Moreover, cholesterol depletion enhances axon regeneration after axotomy in vitro in dissociated hippocampal neurons, in slice organotypic cultures and in sciatic nerve in vivo. Finally, we also demonstrate that hippocampal regeneration in vitro is increased when nitric oxide synthase is activated by Nystatin treatments, a well-known drug used to disrupt lipid rafts from the cell membrane.
2020-01-08T12:00:09Z
2020-11-27T06:10:17Z
2019-11-27
2020-01-08T12:00:09Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/147219
http://hdl.handle.net/10803/668211
cat
(c) Roselló, 2019
info:eu-repo/semantics/openAccess
221 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1477492024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Evaluación del componente lento del consumo de oxígeno, la eficiencia ventilatoria y mecánica en los ejercicios con resistencias
Albesa Albiol, Lluís
Garnacho Castaño, Manuel Vicente
Serra Paya, Noemí
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Entrenament (Esport)
Oxigen
Isoenzims
Coaching (Athletics)
Oxygen
Isoenzymes
[spa] INTRODUCCIÓN:
La respuesta del lactato en sangre al ejercicio ha sido comúnmente utilizada en los ejercicios de resistencia (endurance exercises) para evaluar parámetros de aptitud aeróbica.
Durante los ejercicios de resistencia de carga constante a una intensidad LT, se observa una estabilización en los niveles de lactato sanguíneo y en la respuesta cardiorrespiratoria, como también ocurre en ejercicios de resistencia. La captación de oxígeno (VO2) tiende a aumentar lentamente durante cualquier prueba de ejercicio de tasa de trabajo constante que involucre acidosis láctica sostenida, superando el componente primario iniciado al inicio del ejercicio. Esta respuesta de VO2, es conocida como "Componente lento de VO2" (VO2sc). Un VO2sc limitado podría ser un parámetro importante para determinar el rendimiento de resistencia.
La eficiencia mecánica bruta ha sido considerada un parámetro fundamental en el análisis del rendimiento en los ejercicios de resistencia, sin embargo, hasta la fecha no ha sido evaluada en los ejercicios con resistencias en un protocolo constante a intensidad de LT.
El objetivo es comparar el VO2sc, la eficiencia mecánica y ventilatoria, las respuestas metabólicas y cardiorrespiratorias y la fatiga mecánica entre el ciclismo y la HS durante una prueba de carga constante a intensidad del LT.
METODOLOGIA:
La tesis está compuesta por tres estudios experimentales. Se utilizó un protocolo de carga constante a intensidad LT en ejercicios con resistencias; media sentadilla (HS) y en ejercicios de resistencia; cicloergómetro (CYC) en adultos sanos. Se compararon las respuestas mecánicas, cardiorrespiratorias y la fatiga entre ambas modalidades de ejercicio.
RESULTADOS:
En relación al VO2, cociente respiratorio y respuesta al lactato, se observa un aumento significativo y sostenido desde S3 del VO2 en el ejercicio de HS (p<0.05) y un steady-estate del VO2 desde M4 en el cicloergómetro.
En relación al VO2sc, gasto energético eficiencia bruta y economía, se observa un mayor VO2sc en el HS que en las pruebas de cicloergómetro al final del ejercicio (M22/S15, M31/S21) (p<0.05) En relación al EE se observó un EE superior en el cicloergómetro que en HS en cada punto de control (p>0.001) El aumento ligero y continuo del EE se detectó a partir del S3 en HS (p<0.05). El EE estable se observó a partir del M4 en cicloergómetro (p> 0.05)
En relación a la fatiga en extremidades inferiores, a partir de los datos recogidos con el test CMJ, se observaron pérdidas significativas entre el pre y post test en la altura del salto (p<0.001), en la potencia media (p=0.001), y en la potencia pico (p<0.010) solo en el ejercicio de HS. La potencia máxima aumentó después de la prueba de cicloergómetro.
Con respecto a la pendiente de la VE/VCO2 y el OUES no se encontraron diferencias entre ambos tipos de ejercicio (p > 0.05).
CONCLUSIONES:
El ejercicio de la HS a carga constante a intensidad de LT induce un mayor EE y un incremento del VO2sc que el ejercicio del CYC.
La eficiencia/economía es mayor en el ejercicio de la HS que en CYC.
Un mejor conocimiento del comportamiento de VO2sc, EE, HSE y GME (generalmente utilizado en ejercicios de resistencia) nos permitiría aumentar el rendimiento y descubrir el potencial de los ejercicios con resistencias en un metabolismo predominantemente aeróbico,
A pesar de que las respuestas cardiorrespiratorias fueron aumentadas en el ejercicio del cicloergómetro, la eficiencia ventilatoria fue igualmente eficaz en el ejercicio de HS que en el ejercicio en CYC en un metabolismo predominantemente aeróbico, lo que podría tener un impacto significativo en el ámbito clínico.
[eng] INTRODUCTION: Knowledge of the oxygen uptake slow component (VO2sc), mechanical efficiency and ventilation, metabolic and cardiorespiratory responses and mechanical fatigue in resistance exercises allows us to increase performance and discover the potential of these exercises in a metabolism predominantly aerobic.
METHODOLOGY: This research consists of three experimental studies applying a protocol of constant-load to lactate threshold intensity in healthy adults in resistance exercises through half squats (HS), and in endurance exercises through cycle ergometer (CYC). The mechanical, cardiorespiratory and fatigue responses between both forms of exercise were compared.
RESULTS: Regarding VO2, respiratory quotient and lactate response, a significant and sustained increase in VO2 was observed in the HS exercise (p <0.05) and a stable VO2 state from the cycle ergometer. In relation to VO2sc, energy expenditure (EE), mechanical efficiency and economy, a mayor VO2sc was observed in cycle ergometer than in the HS tests at the end of the year (p <0.05). A higher standard was observed in the cycle ergometer than in HS at each control point (p> 0.001) and from S3 in HS (p <0.05). Regarding fatigue in lower extremities, it was observed in the pre and post- test affecting the height of the jump (p <0.001), the average power (p = 0.001), and the peak power (p <0.010) only in the exercise of HS. The maximum power response was experimented after the cycle ergometer test. Regarding the slope of VE/VCO2 and the Oxygen Uptake Efficiency Slope (OUES), no differences were found between both types of exercise (p> 0.05).
CONCLUSIONS: The HS exercise at a constant-load intensity of the useful life intensity induced an increase in VO2sc than the exercise of the CYC. The efficiency/economy is greater in the exercise of the HS than in CYC. Although the cardiorespiratory responses were increased in the cycle ergometer exercise, ventilation was equally effective in the HS and CYC exercises in a predominantly aerobic metabolism, which could have a significant impact in the clinical field.
2020-01-14T11:33:40Z
2020-01-14T11:33:40Z
2019-11-12
2020-01-14T11:33:41Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/147749
http://hdl.handle.net/10803/668262
spa
cc-by, (c) Albesa, 2019
http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
235 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1479762024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Lipid raft association and subcellular localization of UNC5 Netrin-1 receptors = Associació als lípids raft i localització subcel·lular de la familia de receptors de la Netrina-1 UNC5
Hernaiz Llorens, Marc
Soriano García, Eduardo
Martínez Mármol, Ramón
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Membranes cel·lulars
Proteïnes
Cell membranes
Proteins
Axons
[eng] During brain development, UNC5 receptors play a key role in controlling axonal extension through their sensing of the guidance molecule Netrin-1. The correct positioning of receptors into specific cholesterol-enriched membrane raft microdomains is of crucial importance for the efficient transduction of the recognized signal. Whether such microdomains are required for the appropriate axonal guidance mediated by UNC5 receptors remains unknown. Here, we extend the classical biochemical characterization of raft microdomains by performing confocal microscopy, live cell FRAP analysis and sptPALM of fluorescently-tagged UNC5 receptors and we reveal for the first time differences into their membrane mobility properties. Using a combination of pharmacological and genetical approaches in primary neuronal cultures and brain cerebellar explants we further demonstrate that disrupting raft microdomains inhibit the chemorepulsive response of growth cones and axons against Netrin-1. Together, our findings indicate that the distribution of all UNC5 receptors into cholesterol-enriched raft microdomains is heterogeneous and that their specific localization have functional consequences for the axonal chemorepulsion against Netrin-1. Alternative splicing is a key mechanism in which a variety of proteins is achieved from "cut and paste" mRNA. The plethora of proteins resulting from alternative splicing processes is crucial for the proper function of certain protein isoforms. In this thesis we have detected alternative splicing in the UNC5A receptor in the nervous system. The resulting product is a UNC5A isoform that lacks the first TSPI repeat, uncovered here, to be important for cell membrane targeting. We have further analyzed the implications of losing the first TSPI repeat.
[spa] Durante el desarrollo del cerebro, los receptores UNC5 juegan un papel importante en el control de la extensión axonal, guiándose a través de la molécula guía Netrina-1. El posicionamiento específico de estos receptores en microdominios de membrana llamados 'lipid raft', son de crucial importancia en la transducción de señales. Si la asociación a estos microdominios es necesaria para los procesos de guía axonal mediados por los receptores UNC5, sigue aún por resolverse. En esta tesis vamos más allá de los clásicos ensayos de fraccionamiento de membrana, utilizando técnicas como microscopia confocal, microscopia de FRAP y microscopia de super resolución. Con estas técnicas hemos descubierto diferentes propiedades de estos receptores en cuanto a la movilidad lateral y la distribución subcelular. Más allá, mediante el uso de herramientas farmacológicas y genéticas en cultivos neuronales primarios y explantes cerebelares hemos hallado que desestabilizando estos microdominios de membrana la quimiorepulsión en conos de crecimiento y axones mediada por Netrina-1 queda inhibida. El 'splicing' alternativo es un mecanismo clave en el que una variedad de proteinas se consigue gracias al mecanismo de 'corta y pega' del mRNA. El abanico de proteínas de un mismo gen que se consigue a través de este proceso, es a menudo de vital importancia para algunas isoformas proteicas. En esta tesis hemos detectado que el receptor UNC5A sufre un 'splicing' alternativo en el sistema nervioso central. El producto resultante es una isoforma corta de UNC5A que carece del dominio extracelular TSPI, el cual es importante para la llegada de este receptor a la membrana celular. Además, hemos investigado cuales son las implicaciones de perder este dominio en las funciones que lleva a cabo UNC5A en la célula.
2020-01-16T11:21:34Z
2020-05-25T05:10:18Z
2019-11-25
2020-01-16T11:21:34Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/147976
http://hdl.handle.net/10803/668287
eng
(c) Hernaiz, 2019
info:eu-repo/semantics/openAccess
171 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1483052024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Analysis of Reelin function in brain development and in adult neurogenesis = Análisis de la función de Reelina en el desarrollo del cerebro y la neurogénesis adulta
Vílchez Acosta, Alba del Valle
Soriano García, Eduardo
Manso Sanz, Yasmina
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Hipocamp (Cervell)
Neurobiologia
Neurobiologia del desenvolupament
Hippocampus (Brain)
Neurobiology
Developmental neurobiology
[eng] Reelin is a large extracellular matrix glycoprotein with a crucial role both during brain development, where it is key for neuronal migration and for the formation of the layered structure of cerebral cortex and cerebellum, and in the adulthood, where it is involved in adult synaptic plasticity, including neurogenesis in the dentate gyrus and dendritogenesis amongst other processes. Reelin acts through the binding to its canonical receptors (apolipoprotein E receptor 2, ApoER2; and very low density lipoprotein receptor, VLDLR) which trigger a complex signaling cascade involving numerous kinases and the adaptor protein Dab1. At the embryonic stage, Reelin is expressed mainly by Cajal-Retzius cells on the developing brain whereas at perinatal stages its expression gradually disappears from Cajal-Retzius cells and starts to be expressed by GABAergic interneurons of the cortex and hippocampus.
In the neocortex, postmitotic neurons migrate in an ordered sequence that determines the normal “inside-out” layer formation. The malpositioning of cortical neurons is a result of abnormal migration and could cause severe layering malformations with functional consequences related with neurodevelopmental diseases such as Schizophrenia, Autism and Epilepsy. In this context, one of the most studied models has been the reeler mouse which presents a characteristic phenotype caused by an autosomal mutation in the Rln gene. The reeler mouse presents several morphological defects including a failed pre-plate splitting that causes a roughly inverted neuronal layering in the cortex, mispositioning of pyramidal neurons as well as granular cells on the dentate gyrus and profound cerebellar hypoplasia. However the study of the effects of Reelin signaling in the adult brain is difficult in the reeler mouse model due to the failed migration and mispositioning during development. Thus, to unravel the function of Reelin at different developmental stages (from embryonic to adult) as well as to gain insight in the potential distinct contribution of Reelin from different cell-types, we have generated three Reelin deficient conditional transgenic lines which allow us to ubiquitously delete Reelin in a temporally-controlled manner (Cre fR/fR) or selectively remove Reelin from Cajal-Retzius cells (CR fR/fR) or GABAergic interneurons (Gad fR/fR).
Analysis of the cortical organization using layer-specific markers reveals that, unlike the reeler mouse, none of our transgenic lines shows the characteristic inversion of cortical layers. Moreover, our data strongly indicates that Reelin from Cajal-Retzius cells is important for the typical inside-out laminar cortical development but seems to be dispensable for pre-plate splitting. Furthermore, our results suggest that the absence of Reelin during early postnatal and adult stages seems to impact on the well-defined laminar structure of the cortex, leading to an invasion of layer I by late-born neurons from layer II-III. Regarding the hippocampus, our results suggest, on the one hand, a differential contribution of Reelin expressed by Cajal-Retzius cells and by GABAergic interneurons in the formation of the laminar structures of the hippocampus. On the other hand, temporally-controlled removal of Reelin at postnatal stages demonstrates that it is essential for the correct formation of the hippocampus whereas in the adult seems to be key for several aspects of hippocampus neurogenesis, including neuronal positioning in the dentate gyrus and dendritic orientation at different maturation stages of adult new-born granule cells. Finally, our findings also support the importance of Reelin expression for proper Purkinje cell migration, but not for granule cell disposition in the cerebellum at early postnatal and adult stages.
Taken altogether, our results suggest a causal relation between the absence of Reelin and structural alterations in the hippocampus, cortex and cerebellum, either at developments stages or adult stages.
[spa] Reelina es una glicoproteína extracelular de matriz esencial para la regulación de los procesos de migración neuronal y posicionamiento de las neuronas corticales durante el desarrollo del encéfalo. Durante la embriogénesis, Reelina es producida por las células Cajal-Retzius de la superficie de la corteza en desarrollo. En este estadío, las neuronas postmitóticas migran de forma ordenada originando una estructura laminar en seis capas, en las cuáles las neuronas más jóvenes se sitúan en las capas más externas. La pérdida de Reelina durante el desarrollo comporta fallos en la migración de las neuronas, provocando a su vez grandes alteraciones en la estructuración de la corteza que contribuyen a la patogénesis de muchos trastornos neurológicos como el autismo, la epilepsia, la esquizofrenia, o el trastorno bipolar.
En este contexto, uno de los fenotipos más estudiado es el del ratón mutante de Reelina, reeler, que presenta una estructura cortical alterada con las capas invertidas. Sin embargo, dado que la expresión de Reelina durante el desarrollo ocurre a edades embrionarias muy tempranas, es difícil estudiar el efecto de su pérdida en este tipo de mutantes a edades más tardías, en los que los primeros efectos de su pérdida son tan profundos. Todo ello evidencia la necesidad de desarrollar otro tipo de modelos en los que la pérdida de Reelina sea más gradual o selectiva.
En estadíos perinatales y en el cerebro adulto Reelina es expresada principalmente por interneuronas gabaérgicas, donde presumiblemente Reelina controla funciones de formación de sinapsis y mantenimiento de la plasticidad sináptica de las neuronas del córtex y del hipocampo.
Nuestros resultados muestran un fenotipo diferencial para cada uno de nuestros mutantes, sugiriendo un papel diferente de Reelina expresada por cada tipo celular, o en función del estadío en el cuál la deleccionamos. En concreto, hemos visto que la función de Reelina es imprescindible para la correcta laminación del córtex, para la formación del hipocampo, y para el correcto posicionamiento de las células Purkinje del cerebelo. Además la pérdida de Reelina en estadíos adultos comporta fallos en la neurogénesis de la zona subventricular del giro dentado.
2020-01-21T10:14:47Z
2020-11-28T06:10:16Z
2019-11-28
2020-01-21T10:14:47Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/148305
http://hdl.handle.net/10803/668316
spa
(c) Vílchez, 2019
info:eu-repo/semantics/openAccess
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1500022024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Fatty acids and temperature effects in fish adipogenesis and osteogenesis
Riera Heredia, Natàlia
Navarro Álvarez, Isabel
Capilla Campos, Encarnación
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Àcids grassos
Peixos
Teixit adipós
Fatty acids
Fishes
Adipose tissues
[eng] Aquaculture needs to develop new strategies and tools to face challenges as the reduction of fish oil use in fish feeds and climate change, to assure the obtention of a valuable high-quality product while preserving fish health, welfare and proper growth. This thesis includes the characterization of the gene expression pattern of preadipocytes during differentiation into mature adipocytes in rainbow trout, as well as during the process of osteogenesis in gilthead sea bream both, in vitro and in vivo. Moreover, it has been characterized the in vitro plasticity of the bone-derived cells to differentiate into the adipogenic linage. In addition, the effect of fatty acids derived from fish or vegetable oils has been tested in vitro on rainbow trout preadipocytes and gilthead sea bream bone-derived cells and in vivo, by oral administration in rainbow trout. In addition, it has been evaluated the effect of temperature over bone-derived cells and the in vivo skeletal development of gilthead sea bream, as well as the effect on lipid metabolism in this species when challenged with partially substituted fish oil diets by different vegetable oils. Finally, this study presents a characterization of the expression pattern of osteogenic genes in malformed skeletal structures of gilthead sea bream. Regarding the first block of studies, results demonstrate that adipogenesis and osteogenesis in fish are similar than in mammals, and in vitro gene expression patterns have reflected clear similarities with in vivo models thus, highlighting the potential tool of these cells as model systems to study their behaviour under new conditions. Furthermore, it has been demonstrated that the bone-derived cells, as seen in mammals, have the ability to differentiate into other linages, concretely into adipocyte-like cells not only with a differentiation media but also by the presence of a single fatty acid. In this context, these fatty acids showed their potential to act as inductors of adipogenesis by upregulating pparg gene expression or inducing higher lipid accumulation through transporters depending on the fatty acid oil source. The same fatty acids increased intracellular lipid accumulation and the activation of the adipogenic process in preadipocytes from rainbow trout. Moreover, the oral administration of fatty acids in the same species produced an activation of β-oxidation, lipogenesis and lipid transport in adipose tissue, whereas in liver a decrease in these processes was observed. Concerning temperature, both in vitro and in vivo affectation of the normal gene expression during differentiation and development respectively was shown, with the addition in the latter of the demonstration of a thermal imprinting existence after a temperature challenge. In this sense, an elevated temperature has been also shown to increase in gilthead sea bream somatic growth and adipogenesis as well as fatty acid oxidation in the liver. In these fish fed diets with different vegetable oil sources, it was shown that the combination of palm and rapeseed oils is the most equilibrated formulation to assure growth and balanced lipid accumulation at this warm condition. Finally, the vertebral column deformities (lordosis and LSK syndrome) have revealed a modified expression pattern for the genes related to extracellular matrix formation and mineralization and bone resorption, pointing to key genes to be used as molecular markers, whereas for the operculum, dental and jaw deformities gene markers have not been identified. Overall, the present thesis describes adipogenic factors that can be the base to found potential links with whole body energy regulation and demonstrates that nutrition and temperature influence adipose tissue and bone development and lipid metabolism in fish, providing different valuable models to evaluate new challenges for improving a sustainable aquaculture.
[spa] La acuicultura necesita desarrollar nuevas estrategias y herramientas para enfrentarse a desafíos como la reducción del uso de aceite de pescado en los alimentos para peces y el cambio climático, para asegurar la obtención de un producto valioso de alta calidad mientras se preserva la salud, el bienestar y el crecimiento adecuado de los peces. Esta tesis incluye la caracterización del patrón de expresión génica de preadipocitos durante la diferenciación en adipocitos maduros en trucha arcoíris, así como durante el proceso de osteogénesis en dorada tanto in vitro como in vivo. Además, se ha caracterizado la plasticidad in vitro de las células derivadas de hueso para diferenciarse en el linaje adipogénico. Además, el efecto de los ácidos grasos derivados de aceites de pescado o vegetales se ha probado in vitro en preadipocitos de trucha arcoíris y células derivadas de hueso de dorada e in vivo, por administración oral en la trucha. Además, se ha evaluado el efecto de la temperatura sobre las células derivadas de hueso y el desarrollo esquelético in vivo de la dorada, así como el efecto sobre el metabolismo de los lípidos en esta especie cuando se desafía con dietas de aceite de pescado parcialmente sustituidas por diferentes aceites vegetales. Finalmente, este estudio presenta una caracterización del patrón de expresión de genes osteogénicos en estructuras esqueléticas malformadas de dorada. En general, la presente tesis describe los factores adipogénicos que pueden ser la base para encontrar posibles vínculos con la regulación energética de todo el cuerpo y demuestra que la nutrición y la temperatura influyen en el desarrollo de tejido adiposo y hueso y el metabolismo de los lípidos en los peces, proporcionando diferentes modelos valiosos para evaluar nuevos desafíos para mejorar una acuicultura sostenible.
2020-02-12T11:36:38Z
2020-12-13T06:10:17Z
2019-12-13
2020-02-12T11:36:39Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/150002
http://hdl.handle.net/10803/668560
eng
(c) Riera, 2019
info:eu-repo/semantics/openAccess
469 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1502712024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Estudio de la regulación del metabolismo de la glucosa por la actividad sináptica
Segarra Mondéjar, Marc
Soriano Zaragoza, Francesc X. (Francesc Xavier)
Reina del Pozo, Manuel
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Metabolisme
Glucosa
Sinapsi
Metabolism
Glucose
Synapses
[spa] La actividad sináptica regula una larga lista de procesos esenciales para el desarrollo y la supervivencia neuronal mediante cambios en los niveles de Ca2+ citoplasmático. Modula desde la morfología del árbol dendrítico neuronal hasta la plasticidad neuronal o los mecanismos de protección contra el daño oxidativo. La entrada de Ca2+ a través de los receptores sinápticos promueve diferentes cambios a nivel celular que van desde la remodelación del citoesqueleto a la estimulación de diferentes cascadas de señalización que finalmente activan diferentes factores de transcripción implicados en la regulación de toda una serie de programas de transcripción.
Durante las primeras semanas tras el nacimiento tiene lugar el período, enmarcado dentro del desarrollo del sistema nervioso, en que se da una mayor tasa de crecimiento de dendritas y axones. El crecimiento neuronal debe ir acompañado de la síntesis de nuevos lípidos, necesarios para la generación de nuevas membranas. A pesar de que los mecanismos implicados en la regulación del crecimiento de dendritas y axones han sido ampliamente estudiados, se conoce muy poco con respecto a los cambios a nivel metabólico destinados a la síntesis de las biomoléculas necesarias para abastecer la generación de nuevas membranas.
El principal objetivo de este trabajo ha sido estudiar el mecanismo por el que la actividad sináptica es capaz de regular el metabolismo neuronal para promover la síntesis de diferentes metabolitos precursores para la síntesis de los lípidos necesarios para el crecimiento neurítico. El principal modelo utilizado en este estudio ha sido los cultivos primarios de neuronas corticales de embriones de rata. La actividad sináptica se ha estimulado mediante un protocolo basado en la desinhibición de la red neuronal, que consiste en el tratamiento combinado con Bicuculina y 4-aminopiridina.
Los resultados de esta tesis demuestran que la actividad sináptica estimula la captación y el metabolismo de la glucosa incrementando la transcripción del principal transportador de glucosa en neuronas (Glut3) y de diferentes enzimas implicadas en la glucólisis (HK2, PKM1/2 y PFKFB3). Todo el proceso está regulado por un mecanismo caracterizado por la activación de dos factores de transcripción: CREB y HIF-1α. La activación de CREB, uno de los principales factores de transcripción regulados por la actividad sináptica, promueve la expresión de Glut3 y de la enzima ubiquitina ligasa, Siah2. La actividad de esta última es necesaria para promover la estabilización y, en consecuencia, la activación de HIF-1α, que finalmente promueve la expresión de las enzimas implicadas en la glucólisis. La inhibición de la glucólisis o el bloqueo de la actividad de HIF-1α son suficientes para inhibir la estimulación del crecimiento neuronal por la actividad sináptica. De acuerdo con estos resultados en cultivos celulares, la inhibición de esta vía o la eliminación de este factor de transcripción durante las primeras semanas de desarrollo postnatal en roedores tiene como consecuencia una reducción de la complejidad del árbol dendrítico.
Tal como se muestra en el presente trabajo, la actividad sináptica también podría estar implicada en la regulación de diferentes orgánulos como son los peroxisomas y las mitocondrias. En el primer caso se ha observado que la actividad sináptica promueve la síntesis de diferentes implicados tanto el desarrollo y el mantenimiento de los peroxisomas (Pex5, Pex11b y Pex13) como en el metabolismo lipídico peroxisomal (ABCD2 y ACOT8). Cuanto a las mitocondrias se ha comprobado que las neuronas estimuladas sinápticamente activas presentan un incremento en el transporte anterógrado mitocondrial a lo largo del axón que depende de la actividad de HIF-1α.
[eng] During the first weeks after birth occurs the period of the nervous system development in which takes place the highest dendritic and axonal growth ratio. Neuronal growth must be accompanied by the synthesis of new lipids, which are necessary for the formation of new membranes. Although the mechanisms involved in the regulation of dendrites and axons growth have been widely studied, there is very little known about the changes at the metabolic level involved in the synthesis of the biomolecules necessary to supply the formation of new membranes.
The main goal of this doctoral thesis has been studying the mechanism by which synaptic activity, one of the most important inducers of neurite growth, regulates neuronal metabolism to promote the synthesis of different precursor metabolites involved in the synthesis of lipids required for neuritic growth. The results of this thesis show that synaptic activity stimulates glucose uptake and metabolism by increasing the transcription of the main glucose transporter in neurons, Glut3 and different enzymes involved in glycolysis. The whole process is regulated by a mechanism characterized by the activation of two transcription factors: CREB and HIF-1α. The activation of CREB, one of the main transcription factors regulated by synaptic activity, promotes the expression of Glut3 and the ubiquitin-protein ligase, Siah2. The activity of the latter is necessary to promote the stabilization and, consequently, the activation of HIF-1α, which finally promotes the expression of enzymes involved in glycolysis. Glycolysis inhibition or blocking of HIF-1α activity are sufficient to inhibit stimulation of neuronal growth by synaptic activity.
A shown in this thesis, synaptic activity may also be involved in the regulation of peroxisomes and mitochondria. In the first case, it has been observed that synaptic activity promotes the synthesis of different agents involved in the development and maintenance of peroxisomes and in peroxisomal lipid metabolism. In regard to mitochondria, it has been proven that synaptically active neurons exhibit an increase in mitochondrial anterograde transport along the axon which requires HIF-1α activity.
2020-02-14T11:47:35Z
2020-06-20T05:10:26Z
2019-12-20
2020-02-14T11:47:36Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/150271
http://hdl.handle.net/10803/668643
spa
cc-by, (c) Segarra, 2019
http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
262 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1507032024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Efecto de la suplementación aguda con zumo de remolacha en el rendimiento aeróbico y anaeróbico
Cuenca Garcia, Eduardo
Garnacho Castaño, Manuel Vicente
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Fisiologia de l'exercici
Remolatxes
Sucs de vegetals
Nitrats
Rendiment esportiu
Exercise physiology
Beets
Vegetable juices
Nitrates
Athletic performance
[spa]
Esta tesis doctoral esta consta de la publicación de 4 artículos en Journal Citation Reports de primer cuartil, una revisen y tres intervenciones. El principal objetivo es comprobar los efectos de la suplementación aguda con zumo de remolacha en el rendimiento de esfuerzos anaeróbicos de alta intensidad y en el rendimiento cardiorrespiratorio de esfuerzos mayoritariamente aeróbicos prolongados, en diferentes deportistas. El zumo de remolacha es considerado una ayuda ergonutricional de alta evidencia científica. Es rico en nitrato inorgánico que tras su metabolización se convierte en óxido nítrico. Este presenta numerosas funciones fisiológicas: mejoras hemodinámicas y metabólicas, dilatación vascular, aumento del flujo sanguíneo muscular, mejora en la perfusión sanguínea y en la funcionalidad de las unidades motoras tipo II. Lo que se puede traducir en un aumento de la capacidad de producción de fuerza muscular por parte de las unidades motoras tipo II. La controversia existente, junto con la poca literatura sobre la suplementación con zumo de remolacha en esfuerzos de alta intensidad o en deportes de resistencia, hacen que se tenga que profundizar en su estudio, para ampliar más información sobre sus efectos. Durante esta tesis doctoral se han desarrollado los siguientes objetivos específicos: Analizar las evidencias científicas relacionadas con la suplementación con zumo de remolacha y su posible efecto ergogénico en esfuerzos de alta intensidad. Estudiar los efectos de la suplementación aguda con zumo de remolacha sobre el rendimiento cardiorrespiratorio en triatletas mediante un protocolo, en condiciones de laboratorio, a una intensidad de carga equivalente al primer y segundo umbral ventilatorio. Examinar los efectos de la suplementación aguda con zumo de remolacha en el rendimiento anaeróbico en sujetos entrenados, así como la fatiga metabólica y muscular mediante un test de Wingate. Respecto a los resultados, en la revisión anaeróbica solo encontramos 9 artículos que reúnan los criterios de exclusión, existiendo pocos estudios. Durante la primera intervención en triatletas no hubo mejoras significativas, aunque si se mejoró el tiempo en el segundo umbral, pero no de forma significativa. Durante la segunda y tercera intervención hubo mejoras en los valores de pico de potencia, potencia media, niveles de lactato y ninguna mejora en la fatiga mecánica. Tras los estudios realizados anteriores podemos concluir: No hay mejoras significativas en las variables cardiorrespiratorias en atletas entrenados en deportes de resistencia aeróbica, sin embargo, las mejoras leves (no significativas) observadas en las variables de rendimiento, plantean numerosos interrogantes, ya que los mecanismos mecánicos y fisiológicos analizados hasta ahora siguen siendo poco conocidos. La suplementación con zumo de remolacha tiene un efecto ergogénico sobre el rendimiento en un esfuerzo de alta intensidad. Estas mejoras podrían dar pie a interpretar un incremento en el rendimiento en modalidades de alta intensidad, así como de aquellas que requieran aplicar máximos niveles de potencia o aceleración, debido a las posibles mejoras específicas sobre la producción de fuerza y perfusión de las unidades motoras tipo II. La suplementación con ZR no tiene ningún efecto ergogénico sobre la fatiga mecánica durante un esfuerzo de alta intensidad. Existe controversia sobre los efectos positivos del ZR en esfuerzos de alta intensidad. Las recomendaciones para la ingesta aguda de ZR para esfuerzos de alta intensidad se sitúan entre 2-3 horas antes de actividad, siendo la dosis recomendada entre 6,4 y 12 mmol en función de la condición física de los deportistas.
[eng] This PhD thesis sought to gain insight into the effects of acute supplementation with beetroot juice (BJ) on high intensity anaerobic performance and on cardiorespiratory performance when executing prolonged, mostly aerobic, efforts in different sports. The high inorganic nitrate content of BJ makes this supplement a nutritional ergogenic aid aimed at enhancing performance and backed by high scientific evidence. Once metabolized in the organism, nitrate is converted into nitric oxide with its numerous physiological functions. After several reviews and experimental studies we found the following results. When reviewing the impacts of BJ on anaerobic performance, we only identified 9 studies that met the exclusion criteria highlighting the lack of studies examining the effects of this supplement on high intensity efforts in fairly well-trained athletes. During our first experimental intervention in triathletes, no significant improvement was observed in the cardiorespiratory variables examined, although there was improvement in the second ventilatory threshold (VT2) time but the difference lacked significance. In a second and third study in which we assessed high-intensity anaerobic efforts, improvements were noted in peak power, average power and lactate levels while no effects were detected on muscular fatigue. In conclusion, BJ supplementation did not improve performance in prolonged aerobic efforts in highly trained triathletes. However, the slight non-significant improvement noted in VT2 time raises several questions, as the mechanical and physiological mechanisms addressed so far are still poorly understood. The acute intake of BJ supplements had an ergogenic effect on performance in a high-intensity anaerobic effort. These improvements could indicate greater performance in high-intensity modalities and those requiring maximal power or acceleration levels due to possible specific beneficial effects on power output and blood flow produced in type II motor units. In contrast, BJ was not able to diminish muscular fatigue during a high-intensity effort. There is controversy in the scientific literature over the beneficial effects of BJ in high-intensity efforts. Recommendations for BJ supplementation are its acute intake 2-3 hours before the exercise activity at a dose between 6.4 and 12 mmol depending on the athletes' physical condition.
2020-02-19T12:13:37Z
2021-01-16T06:10:18Z
2020-01-16
2020-02-19T12:13:38Z
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/150703
http://hdl.handle.net/10803/668679
spa
(c) Cuenca, 2020
info:eu-repo/semantics/openAccess
245 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1793182024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Condicionantes fisiológicos en la práctica del alpinismo de alto nivel
Carceller Mallada, Anna
Viscor Carrasco, Ginés
Javierre Garcés, Casimiro F.
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Alpinisme
Congelació (Patologia)
Hipotèrmia
Amputació
Mountaineering
Frostbite
Hypothermia
Amputation
[spa] Las actividades realizadas en montaña, tanto recreativas como deportivas o profesionales, han experimentado un aumento en el número de practicantes de muy variado nivel que, entre otras cosas, ha supuesto una mayor incidencia de problemas médicos y deportivos. Un conocimiento más profundo de las adaptaciones fisiológicas al esfuerzo en montaña y de la incidencia y recuperación de las patologías ambientales derivadas podrá ayudar a prevenir los efectos negativos de la práctica del alpinismo y, al mismo tiempo, a facilitar logros y optimizar sus efectos positivos. Por eso, el objetivo de esta tesis es analizar diferentes variables del deporte del alpinismo para profundizar en la identificación de los riesgos, en especial considerando los ambientes fríos y el tiempo de exposición en la montaña. Los objetivos complementarios (secundarios) son: 1) Analizar la probabilidad y condicionantes de amputación tras las congelaciones a diferentes altitudes. 2) Identificar las diferencias en la respuesta cardiovascular y los requerimientos energéticos entre la progresión por nieve virgen y por una traza establecida. 3) Determinar la utilidad de un preparado tópico a base de nifedipino para el tratamiento de las secuelas de las congelaciones y la prevención de nuevas lesiones.
2021-07-22T09:25:20Z
2021-07-22T09:25:20Z
2020-12-17
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/179318
http://hdl.handle.net/10803/672212
spa
cc by-sa (c) Carceller Mallada, Anna, 2021
http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/es/
info:eu-repo/semantics/openAccess
130 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1793592024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Aplicaciones del moco epidérmico como herramienta no invasiva en el estudio de cambios de la salinidad ambiental y dietas funcionales en especies marinas. Desarrollo del análisis por isótopos estables del proceso de exudación de las fracciones soluble e insoluble del moco epidérmico
Ordóñez-Grande, Borja
Fernández-Alacid, Laura
Ibarz i Valls, Antoni
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Aqüicultura marina
Moc (Fisiologia)
Isòtops estables en ecologia
Salinitat
Mariculture
Mucus
Stable isotopes in ecological research
Salinity
[spa] La acuicultura es una alternativa real y rentable a la pesca extractiva, haciendo frente a la creciente demanda de productos de alta calidad nutricional. En el mar Mediterráneo, la dorada y la lubina son especies de cultivo estables para la acuicultura y con crecimientos casi anuales desde la década de los 80s del siglo XX. Aun así, existen factores que pueden afectar a la productividad y que hacen necesaria una mejor comprensión del estado fisiológico del cultivo y su bienestar mediante el uso de técnicas no invasivas. Por ello, los dos objetivos principales de este manuscrito son: i) comprobar la idoneidad del moco epidérmico y su análisis como metodología no invasiva para el estudio del estado fisiológico y de bienestar del pez y ii) establecer una metodología para la medición de la tasa de producción y renovación del moco epidérmico. Para ello, se desgranaron estos dos objetivos principales en los siguientes objetivos específico: 1) Determinar el efecto de la salinidad sobre el estado fisiológico y de bienestar utilizando como animal modelo juveniles de lubina: a. Comparando los efectos de la salinidad sobre los biomarcadores del moco epidérmico y el plasma a corto plazo. (Capítulo I, Bloque I) b. Analizando los efectos de la salinidad a largo plazo sobre el moco epidérmico, el plasma y las branquias. (Capítulo I, Bloque II) 2) Analizar el efecto de una dieta funcional con hidrolizado de plasma porcino sobre el proteoma del moco epidérmico en dorada. (Capítulo II) 3) Establecer un protocolo para el análisis mediante isótopos estables de la tasa de producción y renovación del moco epidérmico en dorada como modelo de especie acuícola marina. (Capítulo III, Bloque I) 4) Medir la tasa de producción y renovación del moco epidérmico y sus fracciones soluble e insoluble en dorada utilizando el protocolo anteriormente establecido. (Capítulo III, Bloque II) Estos objetivos están asociados a los proyectos de investigación: AGL2015-70637-R (MICIINN) y AE090024 (AQUAEXCEL 2020).
[eng] During the last decade, skin mucus has proven to be a useful non-invasive tool to analyse fish physiological and welfare status of fish. Here, we continue the work developed at NIBIFISH research group by analysing skin mucus response to environmental factors, such as salinity and diet, and to incorporate stable isotope analysis as a new methodology, to determine skin mucus dynamics: production and turnover. European sea bass response to short and long-term salinity challenges was recorded, demonstrating a better acclimation to hyposaline conditions (3‰ and 12‰) than to the hypersaline one (50‰). Skin mucus osmoregulation has proven to act as an ion trap in low salinity and as a water retainer in high salinity. At short-term, skin mucus glucose, cortisol and soluble protein was acutely exuded, while at long-term, a metabolic restructuration occurred by an increase in lactate and soluble protein amounts. For both experiments, hypersaline condition became a high energy demandant condition. In sea bream we analysed a dietary immunostimulant (spray-dried porcine plasma), using the skin mucus interactome. An increase of vesicle formation and cellular exudation was recorded from the proteome analyses, including an increase of protection factors, such as Heat Shock Proteins, proteasome associated proteins and keratin-derived antimicrobial peptides (KDAMPs), and metabolic defence in front of redox processes by the increase of glutathione biosynthesis precursors. Finally, we performed the study of skin mucus production and turnover via stable isotope analysis as a less invasive way. During the first 12h post-feeding, 13C and 15N incorporation to skin mucus gradually increased, and was maintained until 24h post-feeding. 13C allocation was higher for soluble than for insoluble mucus, while 15N allocation was equal in both fractions. Skin mucus turnover, after 24h, showed an increase in the presence of de novo products, but did not achieve the previous status. The studies here presented have increased skin mucus knowledge and generated a new approach to skin mucus production, turnover and modulation, a tool that could allow to advance in the research of productive species as well as in the conservation of endangered species.
2021-07-22T14:14:24Z
2021-07-22T14:14:24Z
2020-12-14
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/179359
http://hdl.handle.net/10803/672222
spa
cc by-nc-sa (c) Ordóñez Grande, Borja, 2021
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/es/
info:eu-repo/semantics/openAccess
266 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1793452024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Efecto de ejercicio físico en el estado redox del sistema respiratorio
Contreras Briceño, Felipe Andrés
Viscor Carrasco, Ginés
Araneda Valenzuela, Oscar
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Exercici
Estrès oxidatiu
Respiració
Exercise
Oxidative stress
Respiration
[spa] El estrés oxidativo se define como la pérdida de equilibrio entre los oxidantes y la capacidad de los antioxidantes para contrarrestar su acción, alterando la señalización redox y dañando los componentes de los organismos vivos (lípidos, proteínas, carbohidratos y ADN) a través de especies químicas reactivas (Barry Halliwell & Gutteridge, 2015). El término oxidante incluye tanto a radicales libres (RL) como a todas aquellas especies químicas que sin ser RL también son capaces de sustraer uno o más electrones de un sustrato biológico, iniciando el proceso de oxidación. Como especies reactivas (Reactive Species, RS) se incluyen las derivadas del oxígeno (ROS), nitrógeno (RNS), cloro, bromo, azufre, etc. Las consecuencias biológicas del estrés oxidativo dependerán del tipo celular o tejido examinado, severidad, y duración o temporalidad de dicho desequilibrio. Así, las células pueden responder de una o más de las siguientes maneras: (i) proliferación aumentada; (ii) adaptación a través de la up-regulation o sobre- expresión de sistemas de defensas, los que pueden entregar una protección completa, parcial, o exagerada; (iii) injuria o daño de biomoléculas celulares que son los que iniciarán la favorable adaptación, es decir, no todo daño causado por el estrés oxidativo se traduce en un daño oxidativo; (iv) envejecimiento celular; y (v) muerte celular, dependiendo de si el daño a las biomoléculas celulares ha sido reparado favorablemente ya sea total o parcial, o en su defecto iniciar la apoptosis celular (Powers, Nelson, et al., 2011; Barry Halliwell & Gutteridge, 2015; Pizzino et al., 2017). En condiciones fisiológicas, bajos niveles de RS son necesarios para la adecuada transcripción y traducción de señales celulares beneficiosas para la salud, mejorando la función del sistema inmunológico (Yang et al., 2013; Salim, 2016), cardiovascular (Khurana et al., 2013), muscular (Jackson, 2005; Niess & Simon, 2007; Powers, Ji, et al., 2011), entre otros; mientras que altos niveles o producción excesiva de RS alteran la integridad celular a través de la oxidación de lípidos (Ylä-Herttuala, 1999), proteínas (Stadtman & Levine, 2006), y ADN (Marnett, 2000), y promueven la inflamación crónica al estimular el factor transcripcional sensible a alteraciones del estado redox, el cual estimula la expresión de mediadores pro-inflamatorios como proteína C-reactiva (PCR), interleuquinas, y factor de necrosis tumoral alfa (TNF-1∝) (Reuter et al., 2010; Lugrin et al., 2014; Hussain et al., 2016), todos ellos son biomarcadores involucrados en el origen de diversas enfermedades (ej. HTA, insuficiencia cardiaca, diabetes, síndrome metabólico, EPOC, cáncer, etc.) (Bast et al., 1991; Moskovitz et al., 2002; Pizzino et al., 2017). Al respecto, la práctica de actividad física regular o ejercicio ha sido reconocida como la intervención terapéutica clave para evitar la progresión de estas enfermedades (B. Pedersen & Saltin, 2006, 2015; Kujala, 2009; Garber et al., 2011), y aumentar la sobrevida de los pacientes (Oja et al., 2017; Kraus et al., 2019). Paradójicamente, el ejercicio también es reconocido por desencadenar aumentos en los niveles de RS (Packer et al., 2008; Powers & Jackson, 2008; Powers, Ji, et al., 2011; Powers, Nelson, et al., 2011). El primer estudio que evidenció esto se publicó hace ya mas de treinta años (Dillard et al., 1978). En ese estudio, Dillard et al. (1978) reportó en 10 sujetos sanos un aumento sustancial del pentano exhalado, un indicador de la peroxidación de lípidos, posterior a 60 minutos de cicloergómetro a intensidad moderada correspondiente al 50% del V̇ O2-máx. De ahí en adelante, varias investigaciones han estudiado el efecto del ejercicio sobre el estrés oxidativo. Al respecto, las fuentes productoras de RS durante el ejercicio físico se han diferenciado entre las intrínsecas al tejido muscular esquelético (ej. mitocondria, enzimas NADPH y xantino oxidasas) (Steinbacher & Eckl, 2015; Di Meo et al., 2019), y las extrínsecas (sangre, sistema cardiovascular, respiratorio, etc.) las cuales además de ser fuentes productoras de RS por sí mismas, también potencian a las fuentes intrínsecas aumentando aún mas la presencia de RS por ejercicio físico (Finaud et al., 2006; Nikolaidis et al., 2008; Packer et al., 2008). Dentro de las fuentes productoras de RS intrínsecas al tejido muscular se encuentra la mitocondria. La evidencia reporta que entre el 1-3% del oxígeno consumido contribuye a la formación de RS (Chance et al., 1979). Esto hace pensar que mientras mayor sea la actividad metabólica mitocondrial, como sucede en ejercicios intensos y prolongados, mayor será la producción de RS; sin embargo, el cambio conformacional de este organelo desde el reposo (state-IV) al de máxima actividad (state-III) reduce la producción de RS a una décima parte (Cadenas & Davies, 2000; Finaud et al., 2006). Otra fuente de RS asociada a la contracción muscular es la acción de la enzima NADPH oxidasa (NOX), la que se encuentra principalmente en el retículo sarcoplasmático, túbulos transversos, y sarcolema. Esta enzima cataliza la producción de anión superóxido (O2•-) al reducir al oxígeno molecular (O2), reacción exacerbada en ejercicios prolongados e intensos; de esta manera a NOX se le ha atribuido un rol incluso mayor que a la mitocondria en la producción de RS por ejercicio (Steinbacher & Eckl, 2015; Ferreira & Laitano, 2016). También el fenómeno de isquemia-reperfusión, propio del acto motor en ejercicios cíclicos y repetitivos, ha sido reconocido como promotor de RS a raíz de la mayor actividad de la enzima xantino oxidasa (XO) y la consecuente formación de O2•-, H2O2 y urato (Steinbacher & Eckl, 2015; Di Meo et al., 2019). Sin embargo, la contribución de XO en la producción de RS en el territorio muscular es tema de debate, pues si bien evidencia actual le confiere un rol protagónico (Viña, Amparo Gimeno, Juan S, 2000; Gomez-Cabrera et al., 2008, 2009), otros estudios le confieren un rol menor dado la baja cantidad de XO presente a nivel tisular (Frederiks & Bosch, 1995). El efecto beneficioso o perjudicial de la producción de RS de origen muscular, está condicionada a la intensidad, duración, y modalidad de ejercicio físico realizado (Finaud et al., 2006; Niess & Simon, 2007; Nikolaidis et al., 2008; Powers & Jackson, 2008; Powers, Ji, et al., 2011), pues se ha reportado que bajos niveles de RS incluso estimulan la producción de antioxidantes encargados de prevenir el estrés oxidativo local (Nikolaidis et al., 2008; Kujala, 2009; Magherini et al., 2019). Otra fuente de producción de RS en el ejercicio son las provenientes de sistemas biológicos de origen no muscular, principalmente las originadas en el sistema cardiovascular a raíz del aumento en el gasto cardiaco en condiciones de máxima intensidad de ejercicio en alrededor 5 a 6 veces su valor respecto al reposo (D’Andrea et al., 2017); y las provenientes del sistema respiratorio, el cual debe aumentar V̇ E (20 a 30 veces) a expensas de la frecuencia respiratoria (Fr) (4 a 5 veces) y volumen corriente (Vc) (4 a 6 veces) para maximizar la hematosis sanguínea, contenido arterial de oxígeno, y mejorar así el V̇ O2-máx. (Forster et al., 2012; Sheel & Romer, 2012). Ahora bien, la producción de RS de origen respiratorio no tan solo se ve afectada por los cambios de la mecánica respiratoria mencionados previamente, pues la literatura ha reportado aumentos en ciertas condiciones ambientales en las cuales se desarrolla el ejercicio. Así, la presencia de material particulado (MP) (Cavalcante De Sá et al., 2016) e irritantes respiratorios como el ión cloruro y sus derivados (Morissette et al., 2016), altura o hipobaria (Araneda & Tuesta, 2012), temperatura (Marek et al., 2013), y humedad ambiental (Wolkoff, 2018), son escenarios que promueven el estrés oxidativo al aumentar RS y/o disminuir antioxidantes locales, sobretodo en deportistas crónicamente expuestos a entrenar a elevados valores de V̇ E, Fr y Vc. Interesantemente, el estado redox respiratorio puede ser evaluado a través del análisis de muestras locales como el esputo inducido (EI) (Pavord et al., 1997), aire espirado (AE) (Liu & Thomas, 2005), y condensado de aire espirado (CAE) (Horváth et al., 2005; M. Davis & Montpetit, 2018). El CAE permite la obtención no invasiva de ciertos biomarcadores que han sido objeto de estudio para evaluar al efecto del ejercicio sobre el sistema respiratorio (Lactato, H2O2, NO2-, NO3-, adenosina, MDA, pH, citoquinas, 8-isoprostano, etc.). En esta tesis se han estudiado especies químicas reactivas (H2O2, NO2-) y pH en muestras de CAE para evaluar el efecto del ejercicio físico en diferentes condiciones ambientales sobre el estado redox respiratorio en deportistas entrenados y habituados a mantener elevados valores de V̇ E, Fr y Vc. Para complementar este análisis químico, se evaluaron también parámetros clínicos de la función pulmonar midiendo los volúmenes y capacidades respiratorias mediante espirometría. Además, se exploró la evaluación objetiva del esfuerzo o trabajo respiratorio mediante la valoración de la oxigenación local en músculos respiratorios. El objetivo es reportar a través de mediciones no invasivas el impacto del ejercicio físico sobre el estado redox respiratorio, parámetros clínicos, y rendimiento físico en deportistas entrenados aeróbicamente, con la finalidad de evaluar asociaciones entre estas variables potenciando la investigación aplicada y traslacional; aportando conocimiento que ayude al entendimiento de los cambios en la salud respiratoria de atletas habituados a mantener elevados valores de ventilación pulmonar, esperando potenciar así el rendimiento deportivo.
[eng] The prolonged and intense physical exercise affects the balance of the oxidation-reduction (redox) state of the respiratory system as a result of increased pulmonary ventilation, inhalation of irritants and particulate matter, hypoxia, and adverse environmental conditions such as cold and ambient dry, as these factors dehydrate the fluid that covers the respiratory epithelium, induce bronchoconstriction and inflammation of the airway, with the consequent more significant formation of reactive chemical species which, by overcoming local antioxidants, cause oxidative stress, and with this, damage of biomolecules and local cellular structures. A non-invasive method that allows measuring at the respiratory level the concentration of some of these reactive species is the exhaled breath condensate (EBC). By this method, previous studies had been documented an increase in hydroperoxides (H2O2), nitrites (NO2-), malondialdehyde (MDA), and peroxynitrite (ONNO·) in long-distance runners posterior at 21.1 and 42.2-km, and healthy untrained subjects after completed 10-km and 90 minutes of cycling. In these studies, the production of the respiratory reactive chemical species evaluated showed a direct correlation with the total lung ventilation achieved at physical exercise, concluding that either the intensity at which the efforts were completed and the respiratory adaptations induced previously by training were relevant factors related with changes of the respiratory redox state. An aspect poorly explored in this context is the influence of the environmental conditions where the exercise is carried out; as well as whether or not these molecular changes impacted on lung function and sports performance. This thesis explored the topic mentioned previously; thus, the article I evaluated the influence of chlorine, as a respiratory irritant, on the production of [H2O2]CAE, [NO2-]CAE, [NO2-]CAE/[NO2-]Plasma, and lung function parameters (FEV1, FEF25-75%) after two different physical exercise protocols (3500- m indoor-swimming vs 10-km outdoor-running) in competitive swimmers. Contrary to the hypothesis, the respiratory reactive chemical species assessed increased after running and decreased after swimming, even with the presence of chlorine in the inhaled air. As the main discussion, it was held that the higher relative humidity present in swimming could have favoured this type of exercise. To elucidate this, the article II evaluated in recreational cyclists the influence of high relative humidity condition (90% vs 40%) on the production of the same respiratory reactive chemical species after 60 minutes of pedalling at 70% of the maximum load, and the impact on lung function. Interestingly, it was shown that high-relative humidity (90%) "protects" the alteration of the respiratory redox state to the increase in VE and promotes bronchodilation even 80 minutes after exercise. In both articles, it was found that the respiratory species assessed showed a direct correlation with the total lung ventilation reached in the protocols of exercise used. As the 𝑉E is the result of the work of the inspiratory muscles during respiration (work of breathing, WOB), and for evaluating the effect of the WOB on the respiratory redox state, the article III evaluated the reliability of the local muscle oxygen saturation (SmO2), measured by near-infrared spectroscopy (Near- Infrared Spectroscopy, NIRS) at intercostal muscles in marathon runners during the oxygen consumption test (𝑉O2-max), showing good-to-excellent values at higher values of 𝑉E. The conclusion of studies carried out are: (i) swimmers chronically exposed to the respiratory irritant of chlorine and by-products, show respiratory redox alteration 24 hours after running 10-km and not swimming 3500-m; (ii) in recreational cyclists, high-relative humidity (90%) prevents the induced formation of respiratory reactive chemical species evaluated, and promote bronchodilation; and (iii) in marathon runners, the evaluation of muscle oxygen saturation at intercostal muscles using NIRS is a novel method that allows quantifying the work of breathing (WOB) for increasing the 𝑉E during exercise.
2021-07-22T14:59:52Z
2021-07-22T14:59:52Z
2020-12-21
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/179345
http://hdl.handle.net/10803/672223
spa
cc by (c) Contreras Briceño, Felipe Andrés, 2021
http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/es/
info:eu-repo/semantics/openAccess
151 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1794192024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Estudio de la difusión pulmonar durante el ejercicio en condiciones extremas
García Alday, Iker
Viscor Carrasco, Ginés
Drobnic, F.
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Fisiologia de l'exercici
Entrenament (Esport)
Respiració
Edema pulmonar
Natació
Exercise physiology
Coaching (Athletics)
Respiration
Pulmonary edema
Swimming
[spa] La siguiente tesis doctoral tiene como objetivo principal estudiar la respuesta de la difusión pulmonar en la barrera alveolocapilar durante diferentes condiciones extremas relacionados con el entrenamiento de natación y el ejercicio en altitud. De esta forma, se describirán los siguientes objetivos específicos: 1. Evaluar posibles cambios en la difusión pulmonar (DLCO y KCO) y otros parámetros respiratorios (VA, TLC, VCIN y RV) durante el entrenamiento (pre- vs. post-) en natación y natación artística, además de valorar su posible relevancia clínica. o Describir los parámetros de capacidad pulmonar y de difusión en deportistas acuáticos. 2. Valorar el impacto de una concentración de entrenamiento en altitud a 1.850 m en los parámetros de capacidad pulmonar y difusión de un grupo de nadadores de elite. o Evaluar posibles cambios en la difusión pulmonar después de una sesión de ciclismo a intensidad moderada a 3.000 m de hipoxia normobárica. 3. Comparar la respuesta de difusión pulmonar en un grupo de nadadores de elite vs. un grupo de sujetos sanos durante una exposición aguda a 4.000 m simulados de hipoxia hipobárica y después de un ejercicio de intensidad moderada a dicha altitud.
[eng] Lung diffusing capacity describes the alveolar-capillary diffusion in the lungs, which increase linearly in relation to cardiac output, and decrease in the presence of lung interstitial disease. This thesis aimed to study whether aquatic exercise (swimming and artistic swimming) provoke a decrease in lung diffusing capacity for carbon monoxide (DLCO) during training; and whether altitude training camp or exercise in a short-term exposure to high-altitude modify lung diffusing capacity in elite swimmers. The first article describes the initial justification of this research. In this report case, we describe the circumstance faced by a female elite swimmers who had repeated dyspnoea associated to the intensity of the swimming exercise. She experimented a post-exercise reduction in spirometric values and the presence of ultrasound lung comets (ULCs), suggesting a swimming-induced pulmonary oedema (SIPO). The report case conclude that the administration of an inhibitor of the carbonic anhydrase (Acetazolamide) solved this condition. The second and third article form two parts of the same research. We conducted a follow-up during 10 swimming training session in 21 elite junior swimmers evaluating the DLCO pre- and post-training. We show a slight decrease in lung diffusing capacity (−2.5%) after training, showing that swimmers experience subclinical decrease in lung diffusing capacity. Also, there were a large inter-individual variability in the response of DLCO to swim training along the follow-up including 6 subjects showing a considerable average decrease (−5.6–11.2%), suggesting that, doctors and coaches should pay attention to the individual changes in alveolar-capillary diffusing capacity among elite swimmers. The fourth article describes the changes in DLCO during an artistic swimming session in 11 artistic swimmers. After the first part of the training (apnoeic swimming) there were an increase in lung diffusing capacity (+9.2%) and later, after the second part (choreography and figures) there were a decrease in lung diffusing capacity regarding to basal condition (−4.0%). Therefore, it could be interesting to monitor carefully individual response to exercise since there occur decreases in DLCO up to 20% after training. The fifth article studies the possible modifications in lung diffusing capacity during a 14-day swimming altitude training camp at 1,850 m. There were no changes in DLCO after the training camp, but a decrease in alveolar volume (VA) and an increase in transfer coefficient of the lung for carbon monoxide (KCO) occur. In contrast to the results found at sea level in the second and third article, a swimming training session in moderate altitude did not change lung diffusing capacity acutely in elite swimmers, but a posterior cycling session at normobaric-simulated 3,000 m reduced DLCO significantly (−10%). The sixth article reports the lung diffusing response to 30-min moderate intensity interval exercise in a short-term exposure to high-altitude (4,000 m) in elite swimmers. There were no changes in DLCO although elite swimmers showed large decrease in SpO2 (72 ± 5 %) and a large increase in HR (139 ± 9 beats·min-1) at the end of the exercise. The seventh article evaluates whether there are changes in alveolar-capillary diffusion after different modalities of exercise, both at sea level (SL) and high-altitude (HA) in 11 healthy subjects. At SL, lung diffusing capacity largely increased after 30-s maximal exercise in a cycle ergometer, although the O2-dependence was small during anaerobic exercise. In contrast, DLCO did not change after 15-min moderate intensity continuous exercise at SL. Later, at HA, and similar to the previous study, an acute protocol of exercise at HA did not modify lung diffusing capacity in healthy subjects, suggesting that short-term exercise modalities at high-altitude are well covered by the functional properties of healthy individuals’ lungs. Lastly, the eighth article describes the pulmonary functional capabilities in elite swimmers, artistic swimmers and water polo players, showing higher lung volumes and diffusing capacity than the reference values by height and age. In this article, we discuss that swimming-based sports could be beneficial to improve the pulmonary function in many different segments of the population (from subjects with chronic pathologies to elite athletes) due to the physical properties of the water and physiological implications of the practice of swimming.
2021-07-27T08:07:41Z
2021-07-27T08:07:41Z
2020-12-18
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/179419
http://hdl.handle.net/10803/672249
spa
cc by (c) García Alday, Iker, 2021
http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/es/
info:eu-repo/semantics/openAccess
175 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1794212024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Regulación de la expresión de PrPc como elemento clave en las modificaciones de tau en la enfermedad de Alzheimer
Lidón Gil, Laia
Gavín Marín, Rosalía
Río Fernández, José Antonio del
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Malaltia d'Alzheimer
Prions
Alzheimer's disease
[spa] La presente tesis doctoral se inició en septiembre de 2016 como continuación del estudio ya realizado en los años previos durante el desarrollo del trabajo de fin de grado en el curso 2014- 2015 y el trabajo de fin de máster en el curso 2015-2016. El proyecto está enmarcado en la línea de investigación del grupo del Dr. José Antonio del Río en el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) llevada a cabo por la Dra. Rosalina Gavín. Se basa en el análisis del papel que ejerce la proteína priónica celular (PrPC) en la enfermedad de Alzheimer y sus implicaciones en la neuroprotección del sistema nervioso. Estudios anteriores a mi vinculación demostraron algunas de las funciones que presenta la PrPC tanto a nivel patológico en las denominadas prionopatías, como a nivel fisiológico mediante el estudio de modelos animales de ratón carentes de PrPC. Del mismo modo, también se investigó acerca del péptido beta amiloide, uno de los responsables del desarrollo de la enfermedad, y se valoró el uso terapéutico de γ-péptidos derivados de prolina para evitar la acumulación aberrante de péptido beta amiloide en el cerebro. Sin embargo, mi tesis doctoral se centra en otro de los rasgos neuropatológicos característicos de la enfermedad, la proteína tau. Concretamente el trabajo realizado trata de comprender los principales mecanismos de regulación por los que tau y PrPC están interconectados en el contexto de la enfermedad de Alzheimer. Por un lado, nos propusimos como objetivo identificar los factores que impulsan a una mayor expresión de PrPC en estadios iniciales de la enfermedad y, por otro lado, aquellas condiciones que hacen decaer sus niveles en fases más avanzadas. De esta manera, se ampliará el conocimiento de las posibles moléculas que en un futuro puedan servir de diana terapéutica. Además, otro de los objetivos ha sido el de analizar la intervención de PrPC en procesos de modificación de la proteína tau que tienen gran relevancia en múltiples enfermedades neurodegenerativas como son las taupatías. Por ello, en esta tesis se resumirán los datos conocidos y los últimos avances de la enfermedad de Alzheimer y las dos proteínas mencionadas anteriormente, tau y PrPC, así como se aportará nueva información que se recoge en dos publicaciones adjuntas en el Anexo. La primera de las publicaciones corresponde al trabajo del Capítulo 1, mientras que el Capítulo 2 se encuentra en preparación para ser publicado.
2021-07-27T10:12:32Z
2021-07-27T10:12:32Z
2020-12-21
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/179421
http://hdl.handle.net/10803/672253
spa
cc by-nc-nd (c) Lidón Gil, Laia, 2021
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/
info:eu-repo/semantics/openAccess
257 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1810132024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Integrative analysis of endocrine disruption in zebrafish (Danio rerio)
Martínez López, Rubén Francisco
Piña Capó, Benjamí
Navarro-Martín, Laia
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Peix zebra
Disruptors endocrins
Transcripció genètica
Lipoïdosi
Epigenètica
Zebra danio
Endocrine disrupting chemicals
Genetic transcription
Lipidoses
Epigenetics
[eng] Understanding the mode of action of different pollutants and xenobiotics in human and wildlife is a key step in environmental risk assessment. Omic technologies allow the study of the global status at different biological levels (transcriptome, metabolome, lipidome...) from a holistic and integrative point of view. The omic data fusion and integration of the effects at these different levels is an extremely useful method to elucidate the mode of action (MoA) of the pollutants and to propose adverse outcome pathways (AOPs). In this way, the aim of this thesis is to determine molecular and phenotypical signatures of exposure of several endocrine disrupting chemicals (EDCs) on zebrafish (Danio rerio) eleutheroembryos, which constitutes an excellent model for endocrine disruption. Morphometric and transcriptomic (RNA-Sequencing) studies were carried out in individuals exposed to bisphenol A (BPA), perfluorooctanesulfonate (PFOS) and tributyltin (TBT). Further metabolic, epigenetic (DNA methylation and miRNAs) and lipidomic (thin layer chromatography and high performance liquid chromatography – mass spectrometry) studies were performed only in BPA-exposed individuals. Main effects of BPA included lipid metabolism disruption, yolk sac malabsorption syndrome and lipid retention (obesogenicity), visual system alteration, and estrogenicity. Some of its effects were long-term persistent and could be mediated by epigenetic mechanisms. PFOS had immunosuppressive and anorexic-like properties, it disrupted the transcription of genes related to cell adhesion molecules (CAMs), and the exposed eleutheroembryos presented muscle-skeletal alterations (scoliosis and kyphosis). Finally, TBT disrupted the transcription of genes related to steroid and cell cycle metabolism, and elicited a general developmental delay (diapause-arrest effect) in the exposed individuals. Phenotypic observations were related to their transcriptomic alterations and their proposed molecular initiation event (MIE), allowing the design of an AOP for each of the studied EDCs. Overall, this thesis shows the usefulness of transcriptomics and of data integration at different biological levels to discern AOPs and MIE, therefore contributing to a deeper comprehension of the toxicity and the mode of action of BPA, PFOS and TBT. We consider that these results can be extrapolated to understand the toxic effects of these compounds in other animals, including humans.
[spa] Comprender el modo de acción de los diferentes contaminantes y xenobióticos en humanos y en la vida silvestre constituye un paso clave en la evaluación del riesgo ambiental. Las tecnologías “ómicas” permiten el estudio global de los diferentes niveles biológicos (transcriptoma, metaboloma, lipidoma...) desde un punto de vista holístico e integrado. La fusión de datos ómicos y la integración de los efectos observados a estos diferentes niveles es un método extremadamente útil para dilucidar el modo de acción (MoA) de los contaminantes y proponer “mecanismos explicativos de efectos adversos” (AOP). De este modo, el objetivo de esta tesis es determinar las firmas moleculares y fenotípicas de exposición a varios disruptores endocrinos (EDC) en eleuteroembriones de pez cebra (Danio rerio), el cual constituye un excelente modelo para estudiar la disrupción endocrina. Se realizaron estudios morfométricos y transcriptómicos (RNA- Seq) en individuos expuestos a bisfenol A (BPA), perfluorooctanosulfonato (PFOS) y tributilestaño (TBT). Adicionalmente, otros estudios metabólicos, epigenéticos (metilación de ADN y miRNAs) y lipidómicos (mediante cromatografía de capa fina y cromatografía líquida de alta eficacia – espectrometría de masas) se realizaron específicamente en individuos expuestos a BPA. Los principales efectos causados por el BPA incluyeron la alteración del metabolismo de lípidos, síndrome de malabsorción del saco vitelino y retención de lípidos (obesogenicidad), alteración del sistema visual y estrogenicidad. Algunos de sus efectos fueron persistentes a largo plazo y podrían estar regulados por mecanismos epigenéticos. El PFOS presentó propiedades inmunosupresoras y pseudo-anoréxicas, alteró la transcripción de genes relacionados con las moléculas de adhesión celular (MAC) y los eleuteroembriones expuestos a él presentaron alteraciones músculo-esqueléticas (escoliosis y cifosis). Finalmente, el TBT alteró la transcripción de genes relacionados con el metabolismo de esteroides y del ciclo celular, y provocó un retraso general del desarrollo (efecto “pseudo-diapáusico”) en los individuos expuestos. Las observaciones fenotípicas se pudieron relacionar con las alteraciones transcriptómicas y el evento molecular de iniciación (MIE) propuesto para cada EDC estudiado, permitiendo así el diseño de un AOP específico para cada uno de ellos. En conclusión, esta tesis muestra la utilidad de la transcriptómica y de la integración de datos a diferentes niveles biológicos para la propuesta de AOPs y MIEs, contribuyendo a una comprensión más profunda de la toxicidad y el modo de acción del BPA, PFOS y TBT. Consideramos que estos resultados pueden extrapolarse para comprender los efectos tóxicos de estos compuestos en otros animales, incluidos los humanos.
[cat] Comprendre el mode d'acció dels diferents contaminants i xenobiòtics en humans i en la vida silvestre constitueix un pas clau en l'avaluació del risc ambiental. Les tecnologies "òmiques" permeten l'estudi global dels diferents nivells biològics (transcriptoma, metaboloma, lipidoma...) des d'un punt de vista holístic i integrat. La fusió de dades òmiques i la integració dels efectes observats a aquests diferents nivells és un mètode extremadament útil per dilucidar el mode d'acció (MoA) dels contaminants i proposar "mecanismes explicatius d'efectes adversos" (AOP). D'aquesta manera, l'objectiu d'aquesta tesi és determinar les signatures moleculars i fenotípiques d'exposició a diversos disruptors endocrins (EDC) a eleuteroembrions de peix zebra (Danio rerio), el qual constitueix un excel·lent model per estudiar la disrupció endocrina. Es van realitzar estudis morfomètrics i transcriptòmics (RNA-Seq) en individus exposats a bisfenol A (BPA), perfluorooctanosulfonat (PFOS) i tributilestany (TBT). Addicionalment, altres estudis metabòlics, epigenètics (metilació d'ADN i miRNAs) i lipidòmics (mitjançant cromatografia de capa fina i cromatografia líquida d'alta eficàcia - espectrometria de masses) es van realitzar específicament en individus exposats a BPA. Els principals efectes causats pel BPA van incloure l'alteració del metabolisme de lípids, síndrome de malabsorció del sac vitel·lí i retenció de lípids (obesogenicitat), alteració del sistema visual i estrogenicitat. Alguns dels seus efectes van ser persistents a llarg termini i podrien estar regulats per mecanismes epigenètics. El PFOS va presentar propietats immunosupressores i pseudo-anorèxiques, va alterar la transcripció de gens relacionats amb les molècules d'adhesió cel·lular (MAC) i els eleuteroembrions exposats a ell van presentar alteracions músculo-esquelètiques (escoliosi i cifosi). Finalment, el TBT va alterar la transcripció de gens relacionats amb el metabolisme d'esteroides i del cicle cel·lular, i va provocar un retard general de desenvolupament (efecte “pseudo- diapàusic”) en els individus exposats. Les observacions fenotípiques es van poder relacionar amb les alteracions transcriptòmiques i l'esdeveniment molecular d'iniciació (MIE) proposat per a cada EDC estudiat, permetent així el disseny d'un AOP específic per a cada un d'ells. En conclusió, aquesta tesi mostra la utilitat de la transcriptòmica i de la integració de dades a diferents nivells biològics per a la proposta d'AOPs i MIEs, contribuint a una comprensió més profunda de la toxicitat i el mode d'acció de l'BPA, PFOS i TBT. Considerem que aquests resultats poden extrapolar-se per comprendre els efectes tòxics d'aquests compostos en altres animals, inclosos els humans.
2021-11-04T10:10:07Z
2021-11-04T10:10:07Z
2020-09-25
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/181013
http://hdl.handle.net/10803/672727
eng
cc by-nc-nd (c) Martínez López, Rubén Francisco, 2021
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/
info:eu-repo/semantics/openAccess
364 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1829562024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Diferencias en la respuesta fisiológica y el rendimiento en corredoras recreativas, de mediana edad, entrenadas para un medio maratón. Comparación de un entrenamiento clásico (aeróbico y extensivo) con un entrenamiento mixto (interválico y de fuerza)
Bonet Bonet, Jèssica
Torrella Guio, Joan Ramon
Javierre Garcés, Casimiro F.
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Fisiologia de l'exercici
Entrenament (Esport)
Marató
Dones esportistes
Persones de mitjana edat
Aeròbic
Exercise physiology
Coaching (Athletics)
Marathon running
Women athletes
Middle aged persons
Aerobic
[spa] OBJETIVO: Probar la efectividad en corredoras amateurs de mediana edad de un programa de entrenamiento de intervalos de alta intensidad (HIIT) para una carrera de media maratón en contraste con un entrenamiento continuo de intensidad moderada convencional (MICT).
MÉTODOS: Veinte corredoras amateurs (40 ± 7 años) después de realizar test de campo y de laboratorio, cumplieron con los entrenamientos del programa MICT o HIIT para acabar compitiendo en un medio maratón.
El grupo MICT entrenó una media de 32 km semanales a intensidades por debajo del 80% del VO2max, mientras que el grupo HIIT corrió 25 km semanales a intensidades entre 80 y 100% VO2max, combinando rodajes, series, cuestas y trabajo muscular con el propio peso corporal.
Las mujeres que siguieron el HIIT corrieron un 21% menos de distancia e invirtieron un 17% menos de tiempo total de entrenamiento que las del grupo MICT. Todas las mujeres fueron evaluadas al inicio y final del entrenamiento y participaron en el mismo medio maratón. Se obtuvieron muestras de sangre al inicio (S1) y al final de los protocolos de entrenamiento (S2) y 24 horas después de la finalización del medio maratón (S3). Se midieron diferentes parámetros hematológicos, la osmolalidad del plasma y diversos marcadores bioquímicos plasmáticos de estado metabólico general, daño muscular, inflamación y estrés oxidativo.
RESULTADOS: El grupo redujo el tiempo de finalización del medio maratón, comparado con sus logros anteriores, en un 2%-3%, sin llegar a ser significativo. Las series de alta intensidad (200 m y 400 m) y sesiones de resistencia en el programa HIIT promovieron cambios que permitieron modificar la eficiencia en cargas de trabajo elevadas. Al mismo tiempo, el programa de entrenamiento HIIT provocó cambios en el consumo de oxígeno según indicaron los parámetros cardiorrespiratorios obtenidos durante la recuperación en las pruebas de laboratorio. Además, el grupo HIIT registró una disminución
inicial del 14% en la frecuencia cardíaca (HR) que contrasta con la disminución no significativa del 6% en la MICT. Se observaron diferencias interindividuales en la respuesta al entrenamiento presentándose individuos respondedores y no-respondedores, lo que supuso que en algunos parámetros apareciese una elevada dispersión en los resultados. En general, ambos protocolos de entrenamiento indujeron efectos similares moderados en S1 y S2 sobre los parámetros hematológicos y los marcadores bioquímicos plasmáticos de estado metabólico, daño muscular, inflamación y estrés oxidativo. Sin embargo, la respuesta aguda producida por el ejercicio máximo que supone correr una media maratón (valorada a las 24 h de su finalización, S3) indujo una serie de alteraciones hematológicas y plasmáticas compatibles con un estado temporal de fatiga y estrés. Algunas de las alteraciones observadas a las 24 h de la competición, fueron diferentes en función del protocolo de entrenamiento seguido dependiendo de la intensidad, el volumen de carrera y la duración. La intensidad del entrenamiento determinó la vía metabólica y el substrato utilizado como fuente de energía durante la media maratón afectando el perfil lipídico 24 h después de la carrera. El grupo MICT toleró peor que HIIT el esfuerzo agudo que supone la media maratón presentando valores superiores en los marcadores de daño muscular, procesos inflamatorios agudos y estrés oxidativo.
CONCLUSIONES: Las corredoras que siguieron el entrenamiento HIIT obtuvieron registros similares a los de un programa MICT tradicional, empleando menos tiempo y volumen de quilómetros. En referencia a la variabilidad interindividual, se observaron respuestas en ambos grupos, MICT y HIIT, con algunos participantes mostrando mejoras (respondedores) mientras que otros no (no respondedores) en diferentes parámetros de rendimiento, reforzando la idea de que la prescripción de entrenamiento individualizado es necesario para optimizar el rendimiento. Según el tipo de entrenamiento y el parámetro de rendimiento evaluado se observó variabilidad inter-individual en la respuesta al ejercicio, con mujeres respondedoras y no-respondedoras. Ambos entrenamientos indujeron respuestas hematológicas y plasmáticas similares pero la respuesta aguda a las 24 horas de la finalización del medio maratón varió según el protocolo seguido.
[cat] OBJECTIU: Provar l'efectivitat en corredores amateurs de mitjana edat, d'un programa d'entrenament d'intervals d'alta intensitat (HIIT) per a una mitja marató en contrast amb un entrenament continu d'intensitat moderada convencional (MICT).
MÈTODES: Vint corredores amateurs (40 ± 7 anys) després de realitzar test de camp i de laboratori, van complir amb els entrenaments del programa MICT o HIIT per acabar competint en una mitja marató.
El grup MICT va entrenar una mitjana de 32 km setmanals a intensitats per sota del 80% del VO2max, mentre que el grup HIIT va córrer 25 km setmanals a intensitats entre el 80% i el 100% del VO2max, combinant rodatges, sèries, pujades i treball muscular amb el propi pes corporal.
Les dones que van seguir el HIIT van córrer un 21% menys de distància i van invertir un 17% menys de temps total d'entrenament que les del grup MICT. Totes les dones van ser avaluades a l'inici i final de l'entrenament i van participar en la mateixa mitjà marató. Es van obtenir mostres de sang a l'inici (S1) i a al final dels protocols d'entrenament (S2) i 24 hores després de la finalització de la mitja marató (S3). Es van mesurar diferents paràmetres hematològics, l'osmolalitat del plasma i diversos marcadors bioquímics plasmàtics d'estat metabòlic general, dany muscular, inflamació i estrès oxidatiu.
RESULTATS: El grup va reduir el temps de finalització de la mitja marató, comparat amb les seves marques anteriors, en un 2%-3%, sense arribar a ser significatiu. Les sèries d'alta intensitat (200 m i 400 m) i sessions de resistència, al programa HIIT, van promoure canvis que van permetre modificar l'eficiència en càrregues de treball elevades. Al mateix temps, el programa d'entrenament HIIT va provocar canvis en el consum d'O2 segons van indicar els paràmetres
cardiorespiratoris obtinguts durant la recuperació en les proves de laboratori. A més, el grup HIIT va registrar una disminució inicial del 14% en la freqüència cardíaca (HR) que contrasta amb la disminució no significativa del 6% en el MICT. Es van observar diferències interindividuals en la resposta a l'entrenament presentant individus responedores i no-responedores, el que va suposar que en alguns paràmetres aparegués una elevada dispersió en els resultats. En general, tots dos protocols d'entrenament van induir efectes similars moderats a S1 i S2 sobre els paràmetres hematològics i els marcadors bioquímics plasmàtics d'estat metabòlic, dany muscular, inflamació i estrès oxidatiu. No obstant això, la resposta aguda produïda per l'exercici màxim que suposa córrer una mitja marató (valorada a les 24 h de la seva finalització, S3) va induir una sèrie d'alteracions hematològiques i plasmàtiques compatibles amb un estat temporal de fatiga i estrès. Algunes de les alteracions observades a les 24 h de la competició, van ser diferents en funció del protocol d'entrenament seguit depenent de la intensitat, el volum de carrera i la durada. La intensitat de l'entrenament va determinar la via metabòlica i el substrat utilitzat com a font d'energia durant la mitja marató afectant el perfil lipídic 24 h després de la cursa. El grup MICT va tolerar pitjor que el grup HIIT l'esforç agut que suposa la mitja marató, presentant valors superiors en els marcadors de dany muscular, processos inflamatoris aguts i estrès oxidatiu.
CONCLUSIONS: Les corredores que van seguir l'entrenament HIIT van obtenir registres similars als d'un programa MICT tradicional, emprant menys temps i volum quilomètric. Pel que fa a la variabilitat interindividual, es van observar respostes en ambdós grups, MICT i HIIT, amb algunes participants mostrant millores (responedores) mentre que altres no (no responedores) en diferents paràmetres de rendiment, reforçant la idea que la prescripció d'entrenament individualitzat és necessària per optimitzar el rendiment. Segons el tipus d'entrenament i el paràmetre de rendiment avaluat es va observar variabilitat inter-individual en la resposta a l'exercici, amb dones respondedores i no- respondedores. Tots dos entrenaments van induir respostes hematològiques i plasmàtiques similars però la resposta aguda a les 24 h de la finalització de la mitja marató, va variar segons el protocol seguit.
[eng] OBJECTIVE: To test the effectiveness in middle-aged amateur runners of a high- intensity interval training (HIIT) program for a half-marathon run in contrast to conventional moderate-intensity continuous training (MICT).
METHODS: Twenty amateur runners (40 ± 7 years), after performing field and laboratory tests, completed the MICT or HIIT training program and run a half marathon.
The MICT group trained an average of 32 km per week at intensities below 80% of VO2max, while the HIIT group ran 25 km per week at intensities between 80
% and 100% VO2max, combining runs, series, up hill running and muscular work with their own body weight. Women who followed HIIT ran 21% less distance and spent 17% less total training time than those in the MICT group. All women were evaluated at the beginning and end of training and participated in the same half marathon. Blood samples were obtained at the beginning (S1) and at the end of the training protocols (S2) and 24 hours after the completion of the half marathon (S3). Different haematological parameters, plasma osmolality and plasma biochemical markers of muscle damage, inflammation and oxidative stress were measured.
RESULTS: The group reduced the half marathon marks, compared to their previous achievements, by 2%-3%, without being significant. The high intensity series (200 m and 400 m) and endurance sessions in the HIIT program promoted changes that allowed modifying the efficiency in high workloads. At the same time, the HIIT training program caused changes in O2 consumption as indicated by the cardiorespiratory parameters obtained during recovery in laboratory tests. Additionally, the HIIT group recorded an initial 14% decrease in heart rate (HR) that contrasts with the non-significant 6% decrease in MICT. Inter-individual differences were observed in the response to training, presenting responders and non-responders, which meant that in some parameters there was a high dispersion in the results. Overall, both training
protocols induced similar moderate effects on S1 and S2 on haematological parameters and plasma biochemical markers of metabolic status, muscle damage, inflammation, and oxidative stress. However, the acute response produced by the maximum exercise involved in running a half marathon (assessed 24 h after its completion, S3) induced haematological and plasma alterations compatible with a temporary state of fatigue and stress, which were different depending on the training protocol. The intensity of the training determined the metabolic pathway and the substrate used as an energy source during the half marathon, affecting the lipid profile 24 h after the race. The MICT group tolerated the acute effort of the half marathon worse than HIIT, presenting higher values in the markers of muscle damage, acute inflammatory processes and oxidative stress.
CONCLUSIONS: The runners who followed the HIIT training obtained similar marks to those of a MICT program, using less time and volume of kilometres. Regarding inter-individual variability, responses were observed in both groups, MICT and HIIT, with some participants showing improvements (responders) while others not (non-responders) in different performance parameters, reinforcing the idea that the prescription of individualized training it is necessary to optimize performance. According to the type of training and the performance parameter evaluated, inter-individual variability was observed in the response to exercise, with responding and non-responding women. Both training programmes induced similar haematological and plasma responses but the acute response 24 hours after the end of the half marathon varied depending on the protocol followed.
2022-02-04T15:24:00Z
2022-02-04T15:24:00Z
2021-03-25
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
http://hdl.handle.net/2445/182956
http://hdl.handle.net/10803/673417
spa
cc by-sa (c) Bonet Bonet, Jèssica, 2022
http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/es/
info:eu-repo/semantics/openAccess
192 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1830192024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
WT1 in heart and gonad development: a crucial gene for cell plasticity and differentiation
Torres Cano, Alejo
Martínez Estrada, Ofelia María
Reina del Pozo, Manuel
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Creixement
Ratolins (Animals de laboratori)
Citologia
Growth
Mice (Laboratory animals)
Cytology
[eng] Wt1 is a complex gene that encodes a protein whose best described function is to act as a transcription factor. Wt1 plays a crucial role in several organ developments, including kidneys, liver, heart or gonads. Moreover, Wt1 is implicated in the etiology of a set of syndromes and diseases ranging from cancer to disorders of sex development (DSD). Additionally, Wt1 has been described to play a role in adult homeostasis. In this thesis, I focused on Wt1 role in development, specifically in gonad and heart morphogenesis. For this purpose, I used two previously described Cre mouse models to generate two different Wt1KOs.
The heart is the first organ being formed and it is primarily composed of three layers: the endocardium, the myocardium and the epicardium. The epicardium is a mesothelial layer of cells covering the vertebrate heart surface. Epicardial cells give rise to epicardial derived cells (EPDCs), progenitors of crucial cell types in heart development like vascular smooth muscle cells and cardiac fibroblasts. Moreover, the epicardium contributes to heart morphogenesis by secreting paracrine factors. After myocardial infarction, the epicardium embryonic genetic signature is reactivated. Thus, understanding the mechanisms behind epicardial development constitutes a topic of general interest.
The epicardial genetic program has been previously characterized and the Wt1 role in the regulation of this program has been established. One of the pathways modulated during epicardium development is the BMP4 pathway. The results of this thesis demonstrate that WT1 directly regulates Bmp4 expression. Additionally, exposed results demonstrate how the BMP4 pathway is crucial for epicardial cell maturation, through the regulation of cell morphology, from a cuboidal to a squamous cell shape, epicardial proliferation, and transcriptomic changes. Finally, the data shown in this work indicated that changes and mechanisms described for epicardium may be a phenomenon extrapolated to other mesotheliums like the lung mesothelium.
To better study Wt1 role in the development of other organs, we have characterized the recombination activity of a Wt1Cre mouse model using two different reporter mouse models, the R26RmTmG and the R26RtdRFP. Results demonstrated that Wt1Cre is efficiently activated in hearts and gonads but not in other organs generated from the genital ridge, like the kidney or the adrenal gland. Taking advantage of this, the Wt1Cre mouse model was used to generate a new Wt1KO: the Wt1Cre; Wt1Loxp/GFP. Wt1Cre; Wt1Loxp/GFP mice show a partial embryonic lethality, potentially caused by defects in heart development, but some of them reach adulthood, becoming an ideal model to investigate Wt1 role from embryonic to adult stages. Therefore, we decided to study Wt1role in gonad development in Wt1Cre; Wt1Loxp/GFP mice.
Sex development is a complex and coordinated process that starts with the differentiation of the bipotential gonads. WT1 mutations or haploinsufficiency have been reported in different syndromes and conditions linked to DSD. The study of WT1 role in embryonic development and the impact on adult sex development has been hampered by the complete gonadal agenesis or embryonic lethality presented by other Wt1KO mouse models.
The results presented demonstrate a sharp reduction in Wt1 levels in Wt1Cre; Wt1Loxp/GFP gonads since the bipotential stage. This causes, in the adult, the formation of small, atrophic gonads, a hermaphroditism of the genital tract and external ambiguous genitalia. Besides, the data reported in this thesis demonstrates that Wt1Cre; Wt1Loxp/GFP mice present an impaired gonad embryonic development due to the lack of differentiation of the main cell lineages responsible for gonad development and function: supportive cells, steroidogenic cells and primordial germ cells (PGCs).
Finally, the observed sub-lethality in Wt1Cre; Wt1Loxp/GFP mice is explained by the observation of a severe heart developmental impairment in a portion of Wt1Cre; Wt1Loxp/GFP embryos, whereas others show no apparent heart defects at embryonic stages. Equally, an histological study performed on Wt1Cre; Wt1Loxp/GFP mice also described changes in the spleen and brown adipose tissue.
In summary, our results indicate the importance of morphological changes epicardial cells undergo during development, a process regulated by Wt1 modulation of the BMP4 pathway. In addition, the generation and characterization of the Wt1Cre; Wt1Loxp/GFP mouse renders an informative and useful tool to study Wt1 role beyond embryonic stages and provide a more accurate frame for the understanding of results previously obtained when using the Wt1Cre mouse model.
2022-02-09T08:01:37Z
2022-04-30T05:10:24Z
2021-04-30
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/183019
http://hdl.handle.net/10803/673447
eng
(c) Torres Cano, Alejo, 2022
info:eu-repo/semantics/openAccess
191 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1839252024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Selective effects of Liver X Receptor activation in host-bacteria interaction
Glaría Percaz, Estibaliz
Valledor Fernández, Annabel
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Sistema immunitari
Macròfags
Metabolisme
Bacteris
Receptors cel·lulars
Fetge
Immune system
Macrophages
Metabolism
Bacteria
Cell receptors
Liver
[eng] Macrophages exert potent microbicidal functions against pathogens; however, some intracellular bacteria have developed strategies to survive within intracellular phagolysosomes and use macrophages as a preferential niche to replicate. Liver X receptors (LXRs) are ligand- activated transcription factors of the nuclear receptor superfamily that regulate metabolic and immune functions. In this study, we explored the impact of LXR activation on host–bacteria interactions and its consequences on infection. In a murine model of orally-acquired salmonellosis, the pharmacological activation of LXRs reduced extraintestinal bacterial dissemination and attenuated the clinical signs of infection. The beneficial effects of LXR activation in the control of infection required the expression of the multifunctional protein CD38 in bone marrow-derived cells. We had previously described CD38 as a new LXR target gene that is synergistically induced by the combination of LXR agonists and inflammatory stimuli in macrophages. Here, we have identified the transcription factor C/EBPβ as an essential mediator of Cd38 induction by TNFα, IFNγ, or LPS, as well as by the combination of these inflammatory signals and an LXR agonist.
In murine macrophages, LXR activation reduced the internalisation of Salmonella Typhimurium, uropathogenic E. coli, and enteroinvasive E. coli (EIEC) but not of Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, or latex microspheres. After analysing several LXR-mediated activities, we found that S. Typhimurium infection correlated with the abundance of free cholesterol in macrophages, indicating that the reduction in cellular cholesterol caused by LXR activation might mediate the inhibitory effect on bacterial entry. In primary human macrophages, LXR activation reduced the infection by S. Typhimurium but not by EIEC or S. aureus. Strikingly, LXR activation caused either no effect or a reduction in the internalisation of L. monocytogenes and latex microspheres depending on the donor. In conclusion, this work delves into the mechanisms by which LXRs modulate host interactions with bacteria. Given that the ability of many bacteria to invade host cells largely depends on initial surface contacts, modulating these events through LXR-targeting compounds opens new potential therapeutic opportunities for antibacterial drug development.
2022-03-09T11:43:27Z
2022-06-16T05:10:27Z
2021-06-16
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/183925
http://hdl.handle.net/10803/673708
eng
(c) Glaría Percaz, Estibaliz, 2022
info:eu-repo/semantics/openAccess
238 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1839042024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Role of CLA+T lymphocytes in the mechanisms triggering psoriasis
Jesús Gil, Carmen de
Santamaria Babí, Luis F.
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Limfòcits
Cèl·lules T
Psoriasi
Estreptococs
Candida albicans
Lymphocytes
T cells
Psoriasis
Streptococcus
[eng] Psoriasis is a common immune-mediated inflammatory skin condition affecting around 2% of the population worldwide. Different disease subtypes have been described regarding their specific clinical phenotype: chronic plaques, inverse, guttate, pustular and erythrodermic. Disease onset occurs from a complex interaction between the immune system (mostly T cells) and environmental factors (like microbes), along with a susceptible genetic background, resulting in increased secretion of cytokines, governed by the IL-17/IL-23 axis, that enhance the inflammatory loop leading to the appearance of cutaneous lesions. The skin, besides being an effective physical barrier that protects us from external agents, accommodates diverse types of immune cells. Importantly, the extravasation of T cells from blood to cutaneous tissue is tightly regulated by the expression of specific adhesion molecules and their ligands on both T cells and dermal blood vessels respectively. The Cutaneous Lymphocyte-associated Antigen (CLA) identifies the subset of effector memory T cells with cutaneous tropism. CLA-expressing cells represent more than 90% of skin infiltrating T cells but, since these cells are able to recirculate between blood and tissue, a proportion of them can be found in circulation, thus being a useful tool with translational value for the study of T cell-mediated skin conditions. Our group has developed an ex vivo model of psoriasis based on the coculture of circulating CLA+ T cells with autologous epidermal cells obtained from lesional biopsies in the same patient. In this thesis, this model is used to discuss how circulating CLA+ T cells respond to relevant disease triggers such as microorganisms (Streptococcus pyogenes and Candida albicans) and lesional pro-inflammatory cytokines (IL-15 and IL-23) in plaque and guttate forms of psoriasis, as well as the association between cytokine response to microbes in vitro and patients exposure to the same microorganism, measured by the presence of specific antibodies in plasma. First, the study of S. pyogenes (SE)-specific antibodies revealed increased IgA response in both plaque and guttate psoriasis compared to healthy controls and atopic dermatitis patients. Interestingly, increased anti-SE IgA levels were reported in patients despite no history of streptococcal infection. Of note, anti-SE IgA levels positively correlated with CLA+ T cell dependent IL-17 response in vitro. Next, humoral response against C. Albicans (CA) was assessed and plaque psoriasis patients showed increased anti-CA IgA and IgG compared with guttate psoriasis and controls. T cell cytokines induced after stimulation with CA were evaluated in supernatants revealing raised Th17 and Th9 responses in psoriasis, specifically in the CLA+ T cell subset. Interestingly, anti-CA IgA levels and IL-17F/A responses were directly associated in CLA+ and CLA- T cells cocultures from plaque psoriasis only. Because patients with increased anti-CA IgA may carry pathological peculiarities, a broad proteomic profile was evaluated in plasma samples of plaque psoriasis patients reporting raised presence of proteins associated to anti-microbial humoral response that could link psoriasis and periodontitis. Finally, the influence of lesional pro-inflammatory cytokines IL-15 and IL-23 was examined in our model and revealed the synergistic induction of IL-17F and IL-17A cytokines by CLA+ T cells in cocultures from psoriasis but not healthy controls. This synergy required the presence of autologous epidermal cells, although it did not depend on skin-resident memory T cells, and was mainly mediated by activated CD4+ CLA+ T cells. In summary, this work has characterized novel mechanisms related to triggering factors of psoriasis and confirms that the subset of skin-tropic CLA+ memory T cells particularly are key inducers of IL-17 cytokines upon activation by these triggers, which may contribute to the feedforward inflammatory loop and perpetuate psoriasis pathogenesis.
2022-03-09T11:07:00Z
2022-03-09T11:07:00Z
2021-06-01
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/183904
http://hdl.handle.net/10803/673706
eng
cc by (c) Jesús Gil, Carmen de, 2022
http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/es/
info:eu-repo/semantics/openAccess
169 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1841662024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Regulación de la bioenergética mitocondrial por Mfn2 mediante los contactos RE-mitocondria y su implicación en la fisiología neuronal
Casellas Díaz, Sergi
Soriano Zaragoza, Francesc X. (Francesc Xavier)
Reina del Pozo, Manuel
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Neurones
Mitocondris
Bioenergètica
Proteïnes de membrana
Neurons
Mitochondria
Bioenergetics
Membrane proteins
[spa] Las mitofusinas 1 y 2 son unas GTPasas que se encuentran en la membrana mitocondrial externa, donde llevan a cabo el proceso de fusión mitocondrial. La existencia de mutaciones en Mfn2 es la principal causa de la enfermedad de Charcot- Marie-Tooth tipo 2A, un grupo de distintas neuropatías caracterizadas por degeneración axonal. Por otro lado, otras alteraciones en Mfn2 también han sido descritas en múltiples enfermedades neurodegenerativas crónicas, en episodios traumáticos agudos como accidentes cerebrovasculares e incluso otras enfermedades no neurológicas como las cardiometabólicas. Un gran número de estudios han demostrado que Mfn2 está relacionada con la regulación del metabolismo y la bioenergética mitocondrial, ya que su supresión afecta negativamente ambos procesos y su sobreexpresión los estimula. Dado el papel del metabolismo mitocondrial en la fisiopatología de estas enfermedades, entender el mecanismo por el que Mfn2 regula la bioenergética mitocondrial resulta de gran importancia.
En esta tesis se demostró que la activación de la bioenergética mitocondrial por parte de Mfn2 requiere su localización en el retículo endoplasmático (RE) y es independiente a su función como proteína de fusión mitocondrial. A diferencia de Mfn1, Mfn2 se encuentra presente en el RE, concretamente en las membranas asociadas con las mitocondrias. Los contactos entre ambos orgánulos son de vital importancia en las células, ya que, entre otras funciones esenciales, crean micro-dominios que permiten la transferencia de Ca2+ del RE hacia las mitocondrias. Por su parte, el Ca2+ captado por las mitocondrias estimula diferentes enzimas del metabolismo mitocondrial y complejos encargados de mantener la bioenergética mitocondrial. En esta tesis, se observó que células carentes de Mfn2 también manifiestan defectos en la homeostasis del Ca2+ y en el mantenimiento de los contactos RE-mitocondrias. Mediante el uso de un enlazador artificial que mimetiza la función enlazadora de Mfn2 o diferentes formas de Mfn2 dirigidas a ambos orgánulos, se determinó que Mfn2 actúa como complejo enlazador de RE y mitocondrias, propiciando la formación de contactos óptimos para la transferencia de Ca2+ del RE a las mitocondrias. A su vez, el restablecimiento de la
captación de Ca2+ por las mitocondrias gracias a la función enlazadora de Mfn2 fue
capaz de estimular la bioenergética mitocondrial, definiendo de este modo un
mecanismo por el cual Mfn2 regula la bioenergética mitocondrial a través de los contactos RE-mitocondria.
La relevancia fisiológica de estos resultados se mostró en dos procesos neuronales. Por un lado, la falta de Mfn2 provocó alteraciones en el crecimiento neurítico y la formación de espinas dendríticas durante el periodo de desarrollo neuronal en modelos in vivo de ratón knockout para Mfn2. Estas alteraciones, fueron rescatadas in vitro mediante el enlazador artificial de RE-mitocondrias. Usando distintas formas de Mfn2 dirigidas específicamente a RE o mitocondria, se determinó que el mecanismo por el cual Mfn2 regula la bioenergética a través de los contactos RE-mitocondrias podría ser esencial durante el desarrollo neuronal para un correcto crecimiento y ramificación de sus neuritas.
Por otro lado, el restablecimiento de los contactos RE-mitocondria protegió contra la excitotoxicidad. Mfn2 destaca también por su capacidad neuroprotectora frente diferentes tipos de lesiones como daño al ADN, estrés oxidativo o privación de iones K+. Frente a una sobreactivación persistente de los receptores de NMDA, acontece un aumento continuo y acusado de Ca2+ intracelular que desencadena en muerte neuronal. Durante este proceso, los niveles de Mfn2 decrecen, hecho que correlaciona
con una mayor predisposición neuronal a la apoptosis. En este estudio, se determinó que la función enlazadora de Mfn2 podría estar relacionada con el reclutamiento de Bax hacia las mitocondrias, hecho típicamente definitorio de un proceso apoptótico. De este modo, se propone este mecanismo como una potencial diana terapéutica en procesos patológicos como los accidentes cerebrovasculares isquémicos, en los cuales aparecen eventos excitotóxicos y los niveles de Mfn2 se ven reducidos.
2022-03-18T10:09:43Z
2021-07-01
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/184166
http://hdl.handle.net/10803/673820
spa
(c) Casellas Díaz, Sergi, 2022
info:eu-repo/semantics/openAccess
324 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1843532024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Regulatory mechanisms of muscle growth and metabolism in fish: modulatory by nutritional status, diet composition, exercise and muscular regeneration
Perelló-Amorós, Miquel
Gutiérrez Fruitós, Joaquín
Blasco Mínguez, Josefina
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Aqüicultura
Miogènesi
Metabolisme
Mitocondris
Pèptids
Factors de creixement
Aquaculture
Myogenesis
Metabolism
Mitochondria
Peptides
Growth factors
[eng] With the most absolute purpose of understanding what the “simple” concept of “growth regulation” implies, the present thesis is a compilation of original works that aims to deepen in how the growth and metabolism of fish, and most concretely, its muscle, behaves in different metabolically challenging conditions. Hopefully, the knowledge generated in these works and integrated in this multi-perspective thesis, can contribute to somehow help to improve the Aquaculture sector in the Mediterranean Sea and abroad. This ambitious goal is structured in different objective:
1) To establish the regulation of the ghrelinergic system in bream through the fasting and feedback model:
a) Characterization of the sequences of Preproghrelin, Ghsr1a and Ghsr1b in gilthead sea bream (Article 1).
b) Characterizing Preproghrelin and its two receptors in acute and long-term feeding responses and its interaction with the Gh/Igf1 axis (Article 1).
2) To deepen in the beneficial effects of exercise on growth and its modulation through changes in the dietary protein/lipid ratio:
a) Determining how this dietary modification alters different growth parameters, muscular proximal composition and reserves turnover (Article 3).
b) Determining how the mitochondrial proteins in red and white muscle and in the liver respond to this dietary modification in order to infer changes in the nutritional efficiency and growth improvement (Article 3).
3) To make a comparative study about the response of the main musculoskeletal growth regulation systems under two different challenging experimental models, the fasting and refeeding and the sustained exercise under two different diets.
a) Studying the gene expression of specific proteins of the ontogenetic and growth pathways (myogenesis and osteogenesis), as well as the degradation pathways (proteolysis and osteoclastogenesis) in white muscle and bone (Articles 2 and 4).
b) Determining its effects on white muscle growth (myogenesis/proteolysis balance) and meat quality (Article 4).
4) To complete the characterization of the new Myomaker and Myomixer fusogens in rainbow trout and gilthead sea bream and its involvement in the myogenic process in vivo and in vitro and in the in vivo muscle regeneration.
a) Characterization of the sequence of Myomixer in rainbow trout (Article 5) and Muomaker and Myomixer in gilthead sea bream (Article 6).
b) To study the involvement of Myomaker (in gilthead sea bream) and Myomixer (in rainbow trout and gilthead sea bream) in the myogenic process in vivo and in vitro as well as during the muscle regeneration in vivo (Article 5 and 6).
2022-03-23T10:00:09Z
2022-04-20T05:10:29Z
2021-10-20
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/184353
http://hdl.handle.net/10803/673880
eng
(c) Perelló Amorós, Miquel, 2022
info:eu-repo/semantics/openAccess
284 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1861682024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Mechanisms of LXR-mediated control of obesity-induced metaflammation and insulin-resistance
Letelier Torres, Nicole Alejandra
Valledor Fernández, Annabel
Caelles Franch, Carme
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Bioquímica
Obesitat
Diabetis
Resistència a la insulina
Biochemistry
Obesity
Diabetes
Insulin resistance
[eng] Obesity is nowadays considered a pandemic disease, and its incidence correlates with the concomitant increase of a set of associated comorbidities, including T2D, cardiovascular diseases, fatty liver disease, among others, which are all grouped within the metabolic syndrome. Insulin resistance is frequently developed in obesity and seems to be a common link to these associated diseases. Many efforts have focused in deciphering the mechanisms underlying insulin resistance, being metaflammation, that is the chronic low grade inflammatory response in the adipose tissue associated to obesity, the most well-documented. In this scenario, it is urgent to explore the relevance of anti-inflammatory actors as insulin-sensitizing agents.
The nuclear receptors LXRs represent interesting therapeutic targets that can be pharmacologically activated by synthetic high affinity agonists. Accumulated evidence, including work from our group, indicates the importance of the LXR pathway in the negative control of inflammatory conditions. In this work we have focused in better understanding several aspects of LXR biology. On one side, using primary murine macrophages, our results suggest that negative crosstalk between LXRs and the pro- inflammatory transcription factor IRF1 occurs in a gene-specific manner during the macrophage response to IFN-!. Notably, IRF1 plays a fine-tuning role in the control of the expression of the LXR target CD38. On the other side, we have evaluated the consequences of LXR activation in a murine model of obesity-associated insulin resistance. Pharmacological administration of an LXR agonist resulted in decreased body weight and basal glycemia and in improved systemic insulin sensitivity in diet-induced obese mice. However, these effects did not correlate with broad inhibitory actions on metaflammation. Our results suggest that the insulin-sensitizing actions mediated by LXRs require functional systemic expression of the multi-functional protein CD38, but these effects do not depend on CD38 expression specifically in bone marrow-derived cells. In addition, our studies indicate that CD38-deficient mice are partially protected from both the increase in adiposity and the development of insulin resistance in response to a high fat diet, and this phenotype is not mediated by the lack of expression of CD38 in bone marrow-derived cells.
In summary, this work unravels the importance of the multi-enzymatic protein CD38 in the insulin- sensitizing actions of the LXR pathway and opens the door to more precisely characterize the function of the LXR-CD38 axis specifically in metabolic cell compartments.
2022-06-01T08:28:29Z
2022-12-14T06:10:30Z
2021-12-14
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/186168
http://hdl.handle.net/10803/674373
eng
(c) Letelier Torres, Nicole Alejandra, 2022
info:eu-repo/semantics/openAccess
183 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1861982024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Efecto de la hipoxia hipobárica intermitente y el frío en la recuperación de lesiones del músculo esquelético
Santocildes Martinez, Garoa
Torrella Guio, Joan Ramon
Viscor Carrasco, Ginés
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Fisiologia de l'exercici
Anoxèmia
Congelació (Patologia)
Regeneració (Biologia)
Aparell locomotor
Rates (Animals de laboratori)
Exercise physiology
Anoxemia
Frostbite
Regeneration (Biology)
Musculoskeletal system
Rats as laboratory animals
[spa] Los trastornos músculo-esqueléticos son una de las principales causas de necesidad de rehabilitación en el mundo. En el ámbito deportivo, las lesiones del sistema musculo- esquelético representan entre el 10-55% del total de las lesiones. Debido a su alta incidencia e impacto sobre la salud, el proceso de regeneración muscular ha sido ampliamente estudiado y caracterizado, pero todavía se continúa en la búsqueda de estrategias terapéuticas que puedan acelerar el proceso de regeneración muscular y mejorar el tejido muscular post-lesión. Gracias a su alta plasticidad el músculo esquelético se adapta y responde ante diferentes estímulos con la finalidad de mantener la homeostasis y mejorar su funcionalidad. La hipoxia hipobárica intermitente (HHI) ha demostrado que puede mejorar el transporte, liberación y uso del oxígeno a nivel muscular, pero su coexistencia con el frío en la biosfera abre las puertas a considerar el uso combinado del frío y la hipoxia como herramienta para lograr beneficiosas adaptaciones fisiológicas y musculares. Por todo ello, en la presente tesis se estudian los efectos de la exposición a la HHI y al frío, de forma independiente y combinada, en la fisiología de los animales y sobre los procesos de regeneración muscular. Se utilizaron machos-adultos de ratas Sprague-Dawley como modelo experimental. Los animales fueron quirúrgicamente lesionados en su músculo gastrocnemio y aleatoriamente divididos en diferentes grupos: 1) Grupo CTRL: animales con recuperación pasiva; 2) Grupo COLD: animales expuestos a frío intermitente (4°C); 3) Grupo HYPO: animales expuestos a HHI (altitud simulada 4500 m); 4) Grupo COHY: animales expuestos a frío e hipoxia intermitente simultáneamente (4500 m + 4°C). Las ratas fueron sometidas a las diferentes intervenciones durante 4 horas por día a lo largo de 9 o 21 días. Además, se incluyeron 2 grupos adicionales, uno con la finalidad de corroborar la simetría morfo-funcional entre el gastrocnemio derecho e izquierdo y el otro, para validar el método de lesión. Los resultados mostraron la existencia de una simetría tanto morfológica (área transversal de las fibras y proporción de fibras) como funcional (fuerza y resistencia a la fatiga) entre el gastrocnemio derecho e izquierdo de las ratas. El método de lesión utilizado demostró ser útil, produciendo alteraciones tanto en la arquitectura del tejido como en su capacidad funcional. El uso de exposiciones intermitentes garantizó un crecimiento normal y el incremento de la masa muscular de los animales induciendo, además, respuestas de aclimatación como incrementos del tejido adiposo marrón en los grupos expuestos al frío (COLD y COHY) e incrementos en el transporte de oxígeno en sangre en los animales sometidos a HHI (HYPO y COHY). A nivel muscular, el grupo COLD exhibió mejoras en la capilaridad muscular mediante incrementos de VEGF y del número de capilares, mientras que los grupos HYPO y COHY mejoraron la irrigación de las fibras gracias a la reducción del tamaño de las fibras, pero sin detectarse un proceso angiogénico. Los animales de los grupos COHY y COLD presentaron una acelerada regeneración muscular, observada a nivel histológico a los 9 días (reducción del porcentaje de fibras positivas en dMHC y con núcleos centrales) y a nivel funcional a los 21 días. El grupo HYPO mostró una completa recuperación de la lesión muscular (a nivel histológico y funcional) en 9 días. Además la HHI demostró ser un interesante anti- fibrótico reduciendo la deposición de colágeno I en el lugar de la lesión. El incremento en el cociente pSer473Akt/Akt total observado tras 9 días de tratamiento en los grupos COLD, HYPO y COHY, junto con el incremento en el cociente pThr172AMPKα/ AMPKα total observado en el músculo gastrocnemio del grupo HYPO, proporcionan indicios de los posibles mecanismos responsables de la mejora de la regeneración muscular observada.
[eng] Musculoskeletal disorders are one of the main causes of requirement for functional rehabilitation in the world. In sports, musculoskeletal system injuries represent between 10-55% of all sustained injuries. Because of its high incidence and impact on health, skeletal muscle regeneration process has been extensively studied and characterized. However, still new therapeutic strategies need to be studied in order to accelerate the muscle regeneration process and ameliorate muscle tissue after injury. Due to its high plasticity, skeletal muscle can adapt and respond to different stimuli in order to maintain the homeostasis and improve its functionality. It has been well stablished that intermittent hypobaric hypoxia (HHI) can improve muscle oxygen transport, delivery and utilization. However, hypobaric hypoxia always coexist with cold in the biosphere, opening the possibility to consider the combined use of the exposure to these two environmental factors as a tool to achieve beneficial physiological and muscular adaptations. Therefore, in the present thesis we studied the effects of HHI and intermittent cold exposure, separately and in combination, on the physiology of an animal model and more specifically on the processes of muscle regeneration. Sprague-Dawley adult-male rats were used as an experimental model. The animals were surgically injured in one of their gastrocnemius muscles and then randomly divided into different groups: 1) CTRL group: animals with passive recovery; 2) COLD group: animals exposed to intermittent cold (4°C); 3) HYPO group: animals submitted to HHI (simulated altitude of 4,500 m); 4) COHY group: animals exposed to intermittent cold and hypoxia simultaneously (4,500 m + 4°C). All animals were subjected to the different interventions for 4 h/day during 9 or 21 days. Moreover, two additional groups were included, the first one to corroborate morpho-functional symmetry between the right and left gastrocnemius muscles, and the second one to validate the protocol of injury induction. Our results showed the existence of morphological (fibre cross-sectional area and fibre proportion) and functional (force and resistance to fatigue) symmetry between the right and the left gastrocnemius muscles of the rats. The method used to induce a muscle injury was proved optimal, because it caused functional and structural disorders. The use of intermittent exposure protocols guaranteed normal growth and increased muscle mass in the animals, additionally inducing acclimatative responses such as increments in brown adipose tissue in the animals exposed to cold (COLD and COHY) and increments in blood oxygen transport capacity in animals exposed to hypoxia (HYPO and COHY). At the muscular level, the COLD group exhibited enhanced muscle capilarisation, through increments in VEGF and in the number of capillaries, whilst HYPO and COHY groups improved skeletal muscle vascularisation due to a reduction in fibre size, but without detecting an increased angiogenic process. Animals from COLD and COHY groups presented faster muscle regeneration, which was observed at the histological level after 9 days (reduction in the percentage of dMHC positive fibres and with central myonuclei) and at the functional level after 21 days. HYPO group showed a fully recovery from injury (both at the histological and functional levels) after 9 days. Furthermore, HHI can be postulated as an interesting anti-fibrotic, by reducing collagen I deposition at the site of injury. The increase in the pSer473Akt/total Akt ratio observed after 9 days of treatment in the COLD, HYPO and COHY groups, together with the increase in the pThr172AMPKα/total AMPKα ratio observed in the gastrocnemius muscles of HYPO groups, provide clues to the possible responsible mechanisms involved in the observed improvement of muscle regeneration.
2022-06-02T10:04:20Z
2022-06-17T05:10:28Z
2021-12-17
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/186198
http://hdl.handle.net/10803/674397
spa
cc by-nc (c) Santocildes Martinez, Garoa, 2022
http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/es/
info:eu-repo/semantics/openAccess
277 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1862642024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Factores físicos y moleculares implicados en la migración celular y en el desarrollo de la corteza cerebral
López Mengual, Ana
Río Fernández, José Antonio del
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Materials biomèdics
Biofísica
Migració cel·lular
Neurones
Olfacte
Biomedical materials
Biophysics
Cell migration
Neurons
Smell
[spa] La migración celular adquiere especial relevancia durante el desarrollo embrionario y la regeneración tisular. Durante el desarrollo del individuo adulto, las células se multiplican, se diferencian y maduran, debiéndose de desplazar a sus regiones de destino mediante la migración. Una vez se ha formado el individuo adulto, estos tejidos de los que forman parte pueden sufrir daños, que conlleven a un estado alterado del mismo. En este proceso de regeneración del tejido en un intento de reestablecer la homeostasis tisular, la migración celular es fundamental.
Por ellos, en esta tesis se analizan los factores mecánicos durante la migración celular en desarrollo cerebral y en regeneración neural, como una herramienta fundamental para entender estos procesos. En primer lugar, se analiza la idoneidad del uso de nanofibras de PLA 80/20 funcionalizadas con la quimiocina CXCL12 como sistema andamio para la migración de las células de la glía envolvente olfatoria (OECs). Las OECs migran mayores distancias sobre las nanofibras funcionalizadas, respondiendo así al gradiente quimiotáctico. Además, al sembrar las OECs y disponer las nanofibras funcionalizadas paralelas y suspendidas, nos aporta un buen sistema para trasplantar las células de forma direccionada en procesos de daño neural como terapia. En segundo lugar, se analiza el papel de los factores físicos en la migración y disposición de las células de Cajal-Retzius (CRcs) y de su origen migratorio. Se realizan mediciones mediante BIO-AFM del cerebro embrionario de ratón, obteniendo diferencias entre el palio y el subpalio. Estas diferencias determinan las tasas de migración diferenciales al trasplantar explantes de diversos orígenes fuera de su sitio habitual y analizar la migración de las CRcs. Además, las CRcs responden mediante entrada de calcio a la inhibición de canales catiónicos mecanosensibles, cambiando su tasa de migración.
2022-06-02T15:47:10Z
2022-06-02T15:47:10Z
2022-01-12
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/186264
http://hdl.handle.net/10803/674404
spa
cc by (c) López Mengual, Ana, 2022
http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/es/
info:eu-repo/semantics/openAccess
194 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1863552024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Análisis de los efectos globales que ocasiona la hipoxia hipobárica crónica sobre el estado físico-emocional de los pobladores que residen en altitudes mayores a los 2,500 msnm
Ortiz-Prado, Esteban
Calvopiña, Manuel
Viscor Carrasco, Ginés
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Fisiologia humana
Adaptació (Fisiologia)
Influència de l'altitud
Anoxèmia
Equador
Indis de l'Amèrica del Sud
Human physiology
Adaptation (Physiology)
Influence of altitude
Anoxemia
Ecuador
Indians of South America
[spa] ANTECEDENTES: A nivel planetario, al menos 200 millones de personas a nivel mundial residen en poblaciones ubicadas a grandes alturas. Vivir o visitar regiones montañosas puede provocar cambios fisiológicos significativos entre quienes visitan estos lugares durante cortos periodos de tiempo o provocar modificaciones adaptativas más crónicas entre quienes residen allí durante varias generaciones. Los seres humanos dependen de la presencia, disponibilidad y utilización de oxígeno para funcionar correctamente y mantener la homeostasis fisiológica alrededor de la respiración. En condiciones de hipoxia, los mecanismos adaptativos a largo plazo o compensatorios a corto plazo generan alteraciones genéticas, anatómicas, fisiológicas y, en algunos casos, patológicas entre los seres humanos. OBJETIVOS: El objetivo de nuestro estudio ha sido doble: desde un punto de vista más general, el de estudiar el impacto epidemiológico que representa el vivir por encima de los 2.500 m sobre el nivel del mar, y, más detalladamente, estudiar las diferencias fisiológicas más evidentes entre dos poblaciones indígenas, genotípicamente idénticas que residen a baja y gran altura. RESULTADOS: a) Diferencias antropométricas Nuestra tesis ha demostrado que las mujeres que residen a bajas alturas tienden a presentar tallas más cortas y mayor peso que sus pares de las grandes alturas, aunque estas diferencias no fueron estadísticamente significativas (p = 0,333). A su vez, los hombres que residen a grandes alturas son más bajos de talla que sus homólogos que viven a bajas alturas, siendo estos resultados estadísticamente significativos (p = 0,019). En relación con la composición corporal, las mujeres de las alturas tienen un porcentaje menor de músculo corporal (-24,8%), mientras que los hombres de la misma región tienen un porcentaje de masa corporal muscular significativamente mayor (+ 13,5%) que sus homólogos de bajas alturas. El porcentaje de grasa corporal fue menor entre las mujeres de las bajas alturas (-15,5%), mientras que entre los hombres no logramos encontrar diferencias estadísticamente significativas. b) Diferencias hematológicas, de perfil lipídico y de riesgo cardiovascular Al comparar estos parámetros, nuestros resultados nos demuestran que la proporción de individuos con sobrepeso y obesidad fue mayor entre los habitantes de las bajas alturas (p <0,05). A la vez, el número de glóbulos rojos (RBC), la concentración de hemoglobina y la fueron significativamente más altos entre los habitantes de las grandes alturas, mientras que la saturación de oxigeno arterial (SpO2%) y el tamaño de los glóbulos rojos resultaron ser menores entre pobladores de las grandes alturas. Por otro lado, el grupo viviendo cerca del nivel del mar, mostró niveles más bajos de colesterol plasmático, lipoproteínas de baja densidad (LDL) y lipoproteínas de alta densidad (HDL). c) Optimismo y autopercepción Los habitantes de las zonas altas presentaron puntuaciones más bajas en todas las dimensiones estudiadas dentro de la encuesta de salud SF-36. Las diferencias estadísticamente significativas se encontraron dentro de la esfera de vitalidad (p = 0,005), Salud Mental (p = 0,002) y funcionamiento social (p = 0,005). En todos los casos, los participantes que vivían a bajas alturas puntuaban más que los que vivían a grandes alturas. Por otro lado, las mujeres de la amazonia, que residen a baja altura, resultaron ser más optimistas que sus homólogas de las grandes alturas. d) Función pulmonar y parámetros ventilatorios Los habitantes de Oyacachi (3,800 m) mostraron tener valores predictivos mayores que los habitantes de Limoncocha (230 m). Por ejemplo, la capacidad vital forzada (CVF) y el volumen espiratorio forzado en un segundo (VEF1) fueron significativamente mayores entre los habitantes de las tierras altas que la de sus pares amazónicos (valor p < 0,001). El índice de Tiffeneau (VEF1/CVF) fue significativamente mayor entre los habitantes de las bajas alturas que entre los que residen a mayor elevación, siendo esto evidente tanto en hombres como en mujeres. CONCLUSIONES: Vivir a grandes alturas se asocia a cambios fisiológicos adaptativos bien conocidos y descritos como son el recuento de eritrocitos, la concentración de hemoglobina o el nivel de hematocrito. Nuestros resultados también demuestran que existen diferencias clínicas en el perfil lipídico plasmático, teniendo niveles más altos de colesterol, HDL y LDL entre los habitantes de las grandes alturas. Las diferencias antropométricas varían según el sexo y la edad. Nuestros hallazgos sugieren que la población que reside por sobre los 3,800 m es en general más ligera de peso y más baja en talla que la de sus pares de bajas alturas. Los hombres que residen a grandes alturas tienen cuerpos con mayores porcentajes de masa muscular que sus homólogos de las tierras bajas, pero en términos de edad corporal, los pobladores de las alturas resultaron ser mayores que los de las bajas alturas. Los habitantes de las grandes alturas tuvieron mayor capacidad pulmonar que la de sus pares de las bajas alturas. Al analizar los patrones espirométricos obtenidos en estas poblaciones, resultó evidente que las mayores capacidades pulmonares están probablemente relacionadas con pulmones más grandes, lo que mejora la oxigenación sistémica a pesar de la baja disponibilidad de oxígeno.
[eng] BACKGROUND: On a planetary level, at least 200 million people of the world's population resides at high altitude. Living or visiting mountainous regions can lead to significant physiological changes among those visiting these places for short periods of time or lead to more chronic adaptive modifications among those who reside there for generations. Human beings depend on the presence of oxygen for proper functioning and to maintain their physiological homeostasis. Under hypoxic conditions, adaptive long-term or compensatory short-term mechanism generate genetic, anatomical, physiological and in some cases pathological alterations among humans. OBJECTIVES: In this sense, we have set ourselves the objective of studying the epidemiological impact of living above 2,500 m above sea level as well as studying the most evident physiological differences between two genotype-controlled indigenous populations residing at low and high altitude. RESULTS: a) Anthropometric differences Our study shows that low altitude women tend to be shorter and heavier, but these differences are not statistically significant (p = 0.333), on the other hand, high altitude men are shorter than their counterparts who live at low altitude (p = 0.019). In relation to body composition, women at high altitudes have less body muscle % (-24.8%) while men at high altitudes have significantly more muscle body mass % (+ 13.5%) than their lowland counterpart. Body fat % is lower among low altitude women (-15.5%) and no differences were found among men. Hematological, lipid profile and cardiovascular risk differences In the low altitude group, 66% were women (n = 78) and 34% (n = 40) were men, whereas in the high altitude group, 59% (n = 56) were women and 41% (n = 41%) were men. We found the proportion of overweight and obese individuals to be higher among low altitude dwellers (p < 0.05). Red blood cells (RBCs), hemoglobin concentration were higher among high altitude dwellers and the erythrocyte size was found to be smaller and SpO2% lower at high altitude. The group located at low altitude also showed lower levels of plasma cholesterol, low-density lipoprotein (LDL), and high-density lipoprotein (HDL). b) Optimism and health self-perception High-altitude dwellers presented lower scores in all the studied dimensions of SF-36. Significant differences were found for the Role limitation sphere due to Vitality (p = 0.005), Mental Health (p = 0.002) and social functioning (p = 0.005). In all the cases, participants living at low altitudes scored higher than those living at high altitude. Lowland women were more optimistic than their high-altitude counterparts c) Lung function and spirometry parameters People from Oyacachi (3.800 m) showed a higher predicted value than those from Limoncocha (230 m). The FVC and the FEV1 were significantly greater among highlanders than lowlanders (p value < 0.001). The FEV1/FVC was significantly higher among lowlanders than highlanders for men and women. A restrictive pattern was found in 12.9% of the participants. CONCLUSIONS: Living at an altitude elicits well-known adaptive physiological changes such as erythrocyte count, hemoglobin concentration, hematocrit level, and serum glucose level. We also report clinical differences in the plasma lipid profile, with higher levels of cholesterol, HDL, and LDL in inhabitants of the Andes Mountain vs. their Amazonian basin peers. The anthropometric differences vary according to sex, demonstrating that high altitude population are in general lighter and shorter than their low altitude controls. Men at high altitude have more muscled bodies than their lowland counterpart but their biological age was older than their corresponding chronological age. High altitude dwellers had greater lung capacity than their low-altitude peers, a finding physiologically plausible according to published literature. When analyzing the spirometry patterns obtained in these populations, it was evident that greater lung capacities are probably linked to bigger lungs, improving systemic oxygenation despite low oxygen availability.
2022-06-07T10:49:33Z
2022-06-07T10:49:33Z
2022-03-11
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/186355
http://hdl.handle.net/10803/674445
spa
cc by (c) Ortiz Prado, Esteban, 2022
http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/es/
info:eu-repo/semantics/openAccess
282 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1864572024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Gestational exercise and intergenerational inheritance. Metabolic and functional outcomes in rat liver and skeletal muscle
Beleza, Jorge
Magalhäes, José
Torrella Guio, Joan Ramon
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Fisiologia de l'exercici
Epigenètica
Múscul estriat
Fetge
Exercise physiology
Epigenetics
Striated muscle
Liver
[eng] Maternal environmental exposure during gestational period may affect offspring risk for chronic diseases. Accordingly, maternal metabolic disturbances induced by high-fat high-sucrose (HFHS) diets can have a negative impact on offspring liver and skeletal muscle (SM) tissue phenotypes. In contrast, gestational exercise (GE) seems to favorably modulate deleterious stimuli induced by HFHS- diet consumption, not only in mothers but also in their offspring. However, the mechanisms associated to intergenerational inheritance of favorable metabolic outcomes in the offspring are far to be understood, as well as the role of epigenetic regulation in the offspring program. In order to contribute to increase the scientific knowledge in this field, the present PhD thesis comprises two literature review publications and three animal-based experimental papers that were developed using a gestational diabetes mellitus (GDM) model. Therefore, the goal was to analyze the potential role of an exercised model that combines voluntary free-running wheel (FRW) with forced endurance exercise, against liver and SM offspring metabolic and functional impairments. Our data revealed that GE counteracted the negative impact of HFHS maternal diet and sedentarism in offspring liver and SM morphology. Moreover, offspring from HFHS exercised mothers exhibited an improvement in liver and SM parameters of mitochondrial biogenesis, oxidative phosphorylation subunits protein content and respiratory capacity, associated to improvements in maximal exercise performance. Additionally, improvements in biomarkers of mitochondrial performance seems to be regulated, at least in part, by the role of miRNAs through epigenetic modifications inhered by the offspring generation. Ultimately, these findings shed light on the importance of maternal lifestyle, specifically the relevance of GE, on the phenotypic programming of the offspring against GDM-associated metabolic impairments and ultimately to an enhanced functional performance. Hopefully, evidence from the present PhD thesis can contribute to encourage mothers to engage in an active lifestyle before and during pregnancy aiming positive outcomes in their offspring.
2022-06-08T10:27:59Z
2022-06-08T10:27:59Z
2022-04-05
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/186457
http://hdl.handle.net/10803/674461
eng
(c) Beleza, Jorge, 2022
info:eu-repo/semantics/openAccess
181 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1864542024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
New insights about the role of WT1 in blood vessel formation during development and repair
Ramiro Pareta, Marina
Martínez Estrada, Ofelia María
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Ciències de la salut
Sistema cardiovascular
Angiogènesi
Infart de miocardi
Proteïnes
Medical sciences
Cardiovascular system
Neovascularization
Myocardial infarction
Proteins
[eng] The pleiotropic WT1 transcription factor (WT1) was first discovered in renal tumours. It contains four zinc-finger motifs at the C-terminus which are important for DNA binding to activate gene expression and is also involved in post-transcriptional processes. The expression of WT1 is essential during development of multiple organs, among them the cardiovascular structures. In the developing heart, WT1 is strongly expressed in the epicardium, and in cardiac endothelial cells. After cardiac injury, WT1 is temporally upregulated in both lineages in the infarcted area and border zone, which points to a potential role for WT1 in cardiac repair and regeneration.
In this thesis, we focused on the role of Wt1 in endothelial cells, particularly in cardiac endothelial cells during coronary vessel formation, and in the adult heart after myocardial infarction. To support some of these findings, the mouse retinal vasculature was used as a model for two-dimensional angiogenic studies. We have demonstrated that Wt1 is present in CECs during coronary development, and that Wt1 deletion abrogates for endothelial proliferation, migration, and maturation during both retinal and coronary vasculature formation in vivo. Also, RNAseq analysis of embryonic Wt1-KOΔEC CECs suggests that Wt1 controls several downstream pathways. However, the importance of Wt1 functions in neovascularization in the adult heart after injury, specifically after 14 days of MI, has proven to be limited. The so-called recapitulation of embryonic programs in the neovascularization processes arising after injury was not sufficient for Wt1 to exert a differential effect on the adult heart after myocardial infarction. We observed no significant functional changes in cardiac output, assessed by ECG imaging, nor in tissue remodelling, visualized by analysis of the fibrotic scar in the infarcted region. However, we did observe changes in Wt1-KOΔEC CECs at the molecular and transcriptomic level, suggesting that WT1 may activate some genetic programmes in these cells, even if its effects are not able to alter evident cardiac functions.
2022-06-08T09:31:13Z
2023-03-31T05:10:31Z
2022-03-31
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/186454
http://hdl.handle.net/10803/674453
eng
(c) Ramiro Pareta, Marina, 2022
info:eu-repo/semantics/openAccess
271 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1864592024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Activity-dependent mechanisms of axonal growth
Mesquida Veny, Francina
Hervera Abad, Arnau
Río Fernández, José Antonio del
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Neurones
Regeneració del sistema nerviós
Axons
Interacció cel·lular
Lesions medul·lars
Neurons
Nervous system regeneration
Cell interaction
Spinal cord injuries
[eng] Spinal cord injuries (SCI) are a major cause of paralysis in young adults. In this type of injuries recovery is impaired as adult central nervous system (CNS) axons fail to regenerate. This results from both a loss of intrinsic growing capacities in developmental axons when they mature, together with the presence of extrinsic factors hampering this regeneration, including a glial scar together with the production of growth-inhibitory molecules, as well as a lack of injury resolution leading to a chronic inflammation.
Unfortunately, despite research efforts, current therapies for this type of injuries only lead to mild improvements and among them, activity-based therapies seem to raise above the others. Activity- based therapies try to induce recovery by increasing neuronal activity, however, a proper physiological and molecular characterization of the rationale behind their success is still missing.
Neuronal activity has been described to regulate transcriptional and epigenetic mechanisms; moreover, it also alters neuronal secretion with an impact on cellular dialogues. These characteristics indicate neuronal activity may be modulating both of the CNS barriers for regeneration. During this doctoral thesis we aimed to explore the influence of neuronal activity on SCIs, hypothesizing specific neuronal activations were the principal responsible for success in activity-based therapies. Particularly, we studied the role of precise manipulations of neuronal activity, using optogenetic and chemogenetic tools, in axonal growth of stimulated neurons as well as the impact these activations could have on neuronal extrinsic signalling.
Our results show that optogenetic and chemogenetic stimulations of neuronal activity enhanced growth in both regenerating and refractory to regenerate neurons. However, this growth was hampered by the inhibitory molecules present in the injured CNS and did not result in functional recovery in rodent models of SCI. Our data indicated that the growth induction in specifically stimulated neurons resulted from local adjustments rather than inducing a pro-regenerative transcriptional state, as seen by our gene expression analysis of regeneration-associated genes (RAGs). Altogether, our results suggest recovery in activity-based therapies derives from the summation of various forms of plasticity, induced by their simultaneous recruitment of several circuits.
In parallel, we observed that these precise modulations of neuronal activity, while unable to alter the predominant environment after SCI, could initiate previously undescribed intricate cellular dialogues. Specifically, we found an increase in the chemokine CCL21 upon nociceptor activation which triggered the response of several cell types in the injury. In proprioceptors, this CCL21 was responsible for a growth induction after CCR7 activation, which required the MEK-ERK pathway as well as the modulation of the actin cytoskeleton. Meanwhile, the CCL21 interaction with CXCR3 in other cells effectively aborted this regeneration.
All in all, our work reveals the existence of a complex plethora of synergic mechanisms, far from understood, contributing to the outcome of activity-based therapies and reinforces the need for further mechanistic studies which would allow the optimization of their success.
2022-06-09T05:52:48Z
2022-10-01T05:10:28Z
2022-04-01
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/186459
http://hdl.handle.net/10803/674471
eng
cc by-nc-sa (c) Mesquida Veny, Francina, 2022
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/es/
info:eu-repo/semantics/openAccess
181 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1907992024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Fisiología digestiva y nutrición durante las primeras etapas de vida del pez gato amazónico Pseudoplaystoma punctifer (Castelnau, 1899) en cultivo
Castro Ruíz, Diana
Darias Cáceres, María José
Gisbert Casas, Enric
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Aqüicultura
Ontogènesi
Enzimologia
Peixos
Pinsos
Aquaculture
Ontogeny
Enzymology
Fishes
Feeds
[spa] El pescado es una de las principales fuentes de proteínas para la población de la cuenca amazónica, la cual posee la mayor biodiversidad de peces del mundo. La acuicultura se ha desarrollado de manera constante en la región durante las últimas décadas para contribuir a las necesidades alimentarias de una población en rápido crecimiento, y varias especies de peces nativos han sido identificadas como de interés desde hace tiempo. Entre ellas, el pez gato Pseudoplatystoma punctifer (Castelnau, 1855) es muy apreciado por la calidad de su carne y la ausencia de espinas intramusculares, aunque su cultivo comercial aún no se ha desarrollado en el Perú debido a las altas tasas de mortalidad durante las primeras etapas de vida, principalmente causadas por una alta incidencia de canibalismo y la dificultad para adaptarse a los alimentos formulados. Para superar estos obstáculos, el objetivo de esta tesis fue estudiar la ontogenia del sistema digestivo de P. punctifer y sus necesidades nutricionales durante las primeras etapas de vida. Los resultados revelaron que el sistema digestivo estaba completamente desarrollado y funcionalmente maduro entre 10 y 13 días post fertilización (dpf, ca. 11-14 mm TL), lo que indicó la transición del modo de digestión larvario al adulto y el momento apropiado para el destete. Los estudios nutricionales revelaron que una dieta con 45% de proteína cruda (harina de pescado) y 15% de lípidos (lecitina marina y de soja) permitió adelantar el destete, promovió un mejor y más rápido desarrollo de la función digestiva y un mejor crecimiento (6 veces mayor) y redujo la incidencia de canibalismo (a la mitad) al final del primer mes de vida en comparación con protocolos anteriores. Además, los resultados revelaron que la nutrición durante la etapa larvaria afectó la nutrición y el comportamiento de los juveniles tempranos. Específicamente, el DHA dietético (4% TFA) proporcionado durante la fase larvaria influyó en la expresión génica de las enzimas digestivas y contribuyó a reducir el comportamiento caníbal en la etapa juvenil temprana. En conclusión, esta tesis aporta valiosos conocimientos sobre la nutrición temprana de esta especie, sentando así las bases para la mejora de los protocolos de alimentación, adaptados a sus capacidades digestivas y necesidades nutricionales durante las primeras etapas de vida, y representa un paso importante hacia su cultivo a nivel comercial.
[eng] Fish is one of the main sources of protein for the population of the Amazon Basin, which has the world’s highest fish biodiversity. Aquaculture has developed steadily in the region over the past decades to contribute to the food needs of a rapidly growing population, and several indigenous fish species have long been identified as of interest. Among them, the catfish Pseudoplatystoma punctifer (Castelnau, 1855) is highly appreciated for the quality of its meat and the absence of intramuscular spines, although its commercial farming has not been yet developed in Peru due to high mortality rates during the early life stages, mainly caused by a high incidence of cannibalism and the difficulty to adapt to formulated feeds. In order to overcome these obstacles, the objective of this thesis was to study the ontogeny of the digestive system of P. punctifer and its nutritional needs during the early life stages. Results revealed that the digestive system was completely developed and functionally mature between 10 and 13 days post fertilization (dpf, ca. 11-14 mm TL), indicating the transition from the larval to the adult mode of digestion and an appropriate weaning time. Nutritional studies indicated that a diet containing 45% of crude protein (fishmeal) and 15% lipids (marine and soybean lecithin), allowed to advance the weaning time, promoted a faster and better development of the digestive function and an increased growth (by 6- fold), and reduced the incidence of cannibalism (by half) at the end of the first month of life compared to previous protocols. In addition, results revealed that the nutritional history during the larval stage affected the nutrition and behavior of early juveniles. Specifically, the dietary DHA (4% TFA) provided during the larval phase influenced the gene expression of digestive enzymes and contributed to reducing the cannibalistic behavior at the early juvenile stage. In conclusion, this thesis provides valuable knowledge on the early nutrition of this species, which sets the basis for the improvement of feeding protocols for the early life stages adapted to its digestive capacities and nutritional needs, and represents an important step towards its farming at commercial scale.
2022-11-15T08:36:03Z
2022-11-15T08:36:03Z
2022-05-16
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/190799
http://hdl.handle.net/10803/675991
spa
(c) Castro Ruíz, Diana, 2022
info:eu-repo/semantics/openAccess
217 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1907752024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Characterization of a new animal model of Alzheimer's disease: relevance of Tau phosphorylation in hippocampal interneurons
Dávila Bouziguet, Eva
Pascual Sánchez, Marta
Soriano García, Eduardo
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Malaltia d'Alzheimer
Fosforilació
Neurotransmissors
Neurones
Hipocamp (Cervell)
Alzheimer's disease
Phosphorylation
Neurotransmitters
Neurons
Hippocampus (Brain)
[eng] The neuropathological hallmarks of Alzheimer’s disease are senile plaques, extracellular deposits of amyloid-β peptide (Aβ), and neurofibrillary tangles, intracellular aggregates of hyperphosphorylated Tau protein (P-Tau). At the functional level, Alzheimer’s disease involves synaptic dysfunction, aberrant network activity, and cognitive impairment, eventually resulting in dementia. Remarkably, individuals presenting Aβ and P-Tau without cognitive impairment have been reported. This cognitive resilience to Alzheimer’s disease is believed to involve synaptic preservation.
In Alzheimer’s disease, Aβ and P-Tau exert toxicity either independently or synergistically. However, Tau is pivotal in mediating the synaptotoxicity induced by Aβ, neurodegeneration, and cognitive decline. Tau is a canonical microtubule-binding protein. Nevertheless, its physiological roles are currently recognized to extend far beyond microtubule stabilization, including participation in synaptic plasticity and DNA protection. Although the regulation of Tau function depends on phosphorylation, the association of P-Tau with Alzheimer’s disease and other tauopathies has established the notion that it is invariably pathological.
Aberrant network activity, hyperexcitability, and altered oscillatory activity, which indicate an imbalance between excitation and inhibition in neural circuits, have been described in Alzheimer’s disease. Hence, dysfunction of the GABAergic system has been suggested to underlie network abnormalities. Studies from our group have revealed synaptic alterations in the GABAergic septohippocampal pathway and its implication in the emergence of abnormal hippocampal oscillatory activity in J20 and VLW animals, Alzheimer’s disease mouse models that accumulate Aβ and P-Tau, respectively. GABAergic neurons in the medial septum control GABAergic hippocampal interneurons, which govern principal cell activity, hence modulating hippocampal oscillations.
Given the myriad of physiological roles of Tau and the impact of phosphorylation on its activity, we have studied its phosphorylation pattern in physiological and pathological conditions in mice and human subjects. Our data show that control mice and human subjects present Tau phosphorylated at Thr205 and Ser262 in the soma of hippocampal interneurons, pointing to a physiological role of these P-Tau species in this neuron population. Moreover, we have observed these P-Tau species in the soma of hippocampal interneurons in Alzheimer’s disease patients and in J20 and VLW mice. The presence of Tau phosphorylated at Thr205 correlates with the Aβ plaque burden in J20 animals, suggesting an inductive effect of Aβ on Tau phosphorylation at this site. Conversely, the accumulation of Tau phosphorylated at Ser262 is unchanged in pathological conditions, implying a physiological role of this P-Tau. In addition, our data indicate that
3
the presence of mutant human Tau in pyramidal neurons in VLW mice induces the phosphorylation of endogenous murine Tau at Thr231 in hippocampal interneurons.
Furthermore, to recapitulate the complete spectrum of Alzheimer’s disease pathology, we have crossed J20 and VLW mice. In the resulting J20/VLW animals, which simultaneously present Aβ and P-Tau, our findings reveal no differences in Aβ burden or P-Tau levels compared to single transgenic mice. However, J20/VLW animals present a distinct Tau phosphorylation pattern in hippocampal interneurons. Our data show that GABAergic septohippocampal innervation is dramatically altered in J20 and VLW animals, whereas it is preserved in J20/VLW mice. Moreover, we have found that hippocampal oscillations are partially conserved in J20/VLW animals, in contrast to single transgenic mice. Finally, J20/VLW mice display preserved cognitive function, contrary to J20 and VLW animals.
Taken together, our findings point to a physiological role of Tau phosphorylation in the somatodendritic compartment of hippocampal interneurons. Moreover, they suggest that a particular Tau phosphorylation signature in this neuron population protects against the loss of GABAergic septohippocampal innervation, thereby avoiding alterations in hippocampal oscillatory activity and, thus, preventing cognitive impairment in J20/VLW mice. Lastly, these data highlight J20/VLW mice as a suitable animal model to explore the cognitive resilience to Alzheimer’s disease.
2022-11-16T09:01:22Z
2023-06-05T05:10:27Z
2022-06-03
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/190775
http://hdl.handle.net/10803/676002
eng
(c) Dávila Bouziguet, Eva, 2022
info:eu-repo/semantics/openAccess
221 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1909402024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Effects of the pharmacological activation of Liver X Receptors in the tumor microenvironment
Font Díaz, Joan
[eng] Nuclear receptors are a superfamily of ligand-dependent transcription factors that are involved in numerous biological processes in homeostasis and disease. Liver X receptors (LXRs) are members of the nuclear receptors family that are regulated by oxidized forms of cholesterol (oxysterols) and other byproducts of cholesterol metabolism and biosynthesis. In addition, there are synthetic agonists, such as T0901317 (T1317), which have higher affinity and stability. LXRs are key factors in the regulation of lipid homeostasis and in the modulation of inflammation. There are two LXRs isoforms, LXRα (NR1H3) and LXRβ (NR1H2), encoded by two different genes and with differential tissue distribution. In order to bind to the DNA and regulate the expression of target genes, LXRs form heterodimers with the retinoid X receptors (RXRs), another member of the nuclear receptors family. LXRs can also repress the expression of genes, for example interacting with co-repressor complexes through transrepression. In the last decade, there has been a growing interest in LXRs as therapeutic targets against cancer. Activation of LXRs with high doses of synthetic agonists exerts direct antiproliferative, cytostatic and pro-apoptotic effects in vitro in many cancer cell lines. In addition, pharmacological activation of LXRs can inhibit tumor progression in pre- clinical models in mice. Interestingly, in our own previous studies using a syngeneic model of Lewis lung carcinoma, activation of the LXR pathway with T1317 suppressed tumor growth in wild type but not in LXR-deficient mice, underlining the importance of functional expression of LXRs in the host for the antitumoral effects of the agonist. In addition, the expression of the chemokines CCL17 and CCL22, key attractants for regulatory T (Treg) cells, and the transcription factor IRF4 was inhibited in T1317-treated TAMs in vivo and ex vivo. Based on these observations, we further explored the actions of the LXR agonist in the tumor microenvironment. Tumor-associated macrophages (TAMs) are the most abundant immune cells in the tumor microenvironment, and they strongly contribute to the establishment of an immunosuppressive environment. We studied two TAM subpopulations with distinct phenotypic characteristics and intra-tumoral localization, named MHCIIhigh TAMs and MHCIIlow TAMs after their differential expression of MHCII. Collectively, treatment with T1317 impacted the transcriptional profile of TAMs at multiple levels, suppressing several mechanisms used by these cells for the maintenance of the immunosuppressed environment. Among these effects, activation of LXRs caused a decrease in the abundance of Tregs in the tumor, without affecting their immunosuppressive or proliferative capabilities, nor their peripheral abundance. Concomitantly with the inhibition of CCL17 expression in TAMs, the results suggested that LXR activation reduced Treg intratumoral abundance through blocking their recruitment. In this sense, a functional systemic expression of IRF4 was found necessary for the T1317-mediated inhibition of tumor growth. In addition, the inhibitory effect of LXR activation on CCL17, CCL22 and IRF4 expression was also observed in human macrophages derived from peripheral mononuclear cells from healthy donors, suggesting that the crosstalk between LXRs and the IRF4- CCL17/CCL22 axis is evolutionary conserved and may be also relevant in humans. Overall, these results shed new light on the mechanisms of LXR agonists as antitumoral drugs targeting the tumor microenvironment.
2022-11-17T08:32:42Z
2023-07-22T05:10:28Z
2022-07-22
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
http://hdl.handle.net/2445/190940
eng
(c) Font Díaz, Joan, 2022
info:eu-repo/semantics/openAccess
195 p.
application/pdf
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1921112024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Secretory and synaptic proteins in brain and cerebrospinal fluid in normal and Alzheimer’s disease animal models
Sánchez Domínguez, Irene
Aguado Tomàs, Fernando
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Neurologia
Secreció
Interacció cel·lular
Astròcits
Malaltia d'Alzheimer
Neurology
Secretion
Cell interaction
Astrocytes
Alzheimer's disease
[eng] The central nervous system represents a huge network architecture where intercellular communication governs and coordinates the proper function of the brain. Regulated secretion of neuropeptides and growth factors from dense-core vesicles (DCV) exert key roles in neural circuit development, function, and plasticity. However, these organelles have received significantly less attention than synaptic vesicles. Here, we investigated different aspects of DCV in the healthy and pathological brain by analyzing their molecular components. First, we studied the developmental acquisition of peptidergic regulated secretion in cortical neurons in situ and in vitro. We found that the competence for regulated secretion is determined sequentially for different DCV subsets. Importantly, the association between acquisition of regulated competence and levels and location of synaptotagmin-IV pointed out this vesicular component as a key mechanism in the developmental maturation of DCV secretion. Second, due to the significance of astrocytes in the neural circuitry physiology, we developed new adeno-associated vectors to express neuropeptides tagged with fluorescent proteins specifically in neurons, but also in astrocytes to evaluate glial peptidergic secretion into neuronal networks. Neuronal stimulation triggered a robust astrocyte DCV secretion in a calcium-dependent manner, presumably by NMDA glutamate receptors, although in a lesser extent than classical neuronal secretion. Last, alterations in synaptic function underlie early pathogenic events in Alzheimer’s disease (AD) which precedes symptoms onset but initiate a remarkably impairment of cognitive function. In line with recent research directed toward the identification of early biomarkers of synaptic degeneration, we studied age- and sex- dependent protein changes in the brain and cerebrospinal fluid (CSF) of TgF344-AD rats, evidencing alterations in DCV and other synaptic components even prior to Aβ deposition, markedly in males. The CSF proteome revealed that this transgenic model undergoes alterations in biological pathways involved in glia-neuron communication, neuronal assembly, memory or neuroinflammation. Hence, we consider TgF344-AD rats as a suitable model for the search of early fluid biomarkers that sustain the development of new therapeutic strategies for pre-clinical AD trials. Altogether, this dissertation shows new evidence of neuronal and glial communication in the physiology and neuropathology of the cerebral cortex.
[spa] El sistema nervioso central está formado por una enorme red altamente organizada en la que una adecuada comunicación intercelular es responsable del procesamiento de información y del correcto funcionamiento del cerebro. La secreción regulada de neuropéptidos y factores de crecimiento, almacenados en vesículas de núcleo denso (VCD), desempeña un papel crucial en el desarrollo, la función y la plasticidad de los circuitos neuronales. Sin embargo, estos orgánulos han sido menos estudiados que las vesículas sinápticas. En este estudio hemos investigado el papel de las VCD en el cerebro sano y patológico analizando sus componentes moleculares. En primer lugar, hemos estudiado la adquisición de la secreción regulada peptidérgica durante el desarrollo de neuronas corticales tanto in situ como in vitro. Hemos encontrado que la competencia para la secreción regulada se determina secuencialmente para diferentes subpoblaciones de VCD. Es importante destacar que la asociación entre la adquisición de la capacidad de secretarse de forma regulada y los niveles y la localización de la sinaptotagmina-IV señaló a este componente vesicular como un mecanismo clave en el proceso de maduración de las VCD. En segundo lugar, por las funciones tan relevantes que desempeñan los astrocitos en la fisiología de los circuitos neuronales, hemos desarrollado nuevos vectores adeno-asociados para expresar neuropéptidos marcados con proteínas fluorescentes específicamente en neuronas, pero también en astrocitos, para así evaluar la secreción peptídica glial en las redes neuronales. Como consecuencia de la estimulación neuronal, se observó una robusta secreción de VCD por parte de los astrocitos de forma dependiente de calcio, presumiblemente a partir de los receptores de glutamato NMDA, aunque en un grado menor que la secreción regulada clásica de neuronas. Por último, las alteraciones de la función sináptica son la base de los primeros acontecimientos patogénicos desencadenados en la enfermedad de Alzheimer (EA), precediendo a la aparición de los síntomas, pero que acaba desencadenando un notable deterioro de la función cognitiva. En línea con las recientes investigaciones dirigidas a la identificación de biomarcadores tempranos de la degeneración sináptica, hemos estudiado los cambios proteicos dependientes de la edad y del sexo en el cerebro y el líquido cefalorraquídeo (LCR) de ratas TgF344-AD, evidenciando alteraciones en las VCD y otros componentes sinápticos incluso antes de la aparición de placas de Aβ, particularmente en los machos. Además, el proteoma del LCR reveló que este modelo transgénico sufre alteraciones en vías biológicas implicadas en la comunicación glía-neurona, el ensamblaje neuronal, la memoria o la neuroinflamación. Por lo tanto, consideramos a las ratas TgF344-AD como un modelo adecuado para la búsqueda de biomarcadores tempranos en fluidos que respalden el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas para ensayos preclínicos de la EA. En conjunto, esta tesis muestra diferentes evidencias nuevas sobre la comunicación neuronal y glial en la fisiología y neuropatología de la corteza cerebral.
2023-01-12T09:44:11Z
2023-11-25T06:10:22Z
2022-11-25
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/192111
http://hdl.handle.net/10803/687396
eng
(c) Sánchez Domínguez, Irene, 2023
info:eu-repo/semantics/openAccess
171 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1926722024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Implicación del Sistema de Melanocortinas en la Reproducción del Pez Cebra
Navarro Rojas, Sandra Ximena
Cerdà-Reverter, José Miguel
Rocha, Ana Maria dos Santos
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Aqüicultura
Ictiologia
Peix zebra
Hormones peptídiques
Aquaculture
Ichthyology
Zebra danio
Peptide hormones
[spa] El sistema de melanocortinas es probablemente uno de los sistemas hormonales más complejos involucrados en la regulación de la ingesta de alimentos y la homeostasis energética. Las melanocortinas son péptidos derivados de un complejo precursor peptídico denominado proopiomelanocortina (POMC). Su procesado genera diversos péptidos de melanocortina entre los que se encuentran las hormonas estimulantes de melanocitos (MSHs) y la hormona adrenocorticotrópica (ACTH). Las funciones de las melanocortinas se median a través de 5 receptores diferentes (MC1R-MC5R). Tanto ACTH como MSH activan los MCRs con diferente afinidad, pero MC2R solo es activado por ACTH. La señalización de melanocortinas también puede ser modulada por dos antagonistas endógenos, la proteína de señalización de agutí (ASIP) y la proteína relacionada con agutí (AGRP) que compiten con los péptidos de melanocortina al unirse a MCR.
Entre los MCR, el MC4R está involucrado en el control de la ingesta y la reproducción. Las mutaciones negativas dominantes de Mc4r se han relacionado con un tamaño corporal más grande y un inicio tardío de la pubertad en Xiphophorus. Investigaciones en el pez cebra demuestran que la supresión de la actividad central del Mc4r es esencial para el crecimiento larvario. De forma similar, la supresión del Mc4r resulta en una disminución de la expresión de fshb y lhb. Esto sugiere que, en los peces, el Mc4r participa no solo en el control de la ingesta de alimentos, sino que también en la reproducción.
Experimentos desarrollados en nuestro laboratorio, han demostrado que Asip1 funciona como un antagonista endógeno tanto de Mc1R como de Mc4R. Además, la generación de una cepa transgénica de pez cebra que sobreexpresa asip1 de pez dorado (asip1-Tg), demostró la participación del sistema de melanocortinas en la regulación del patrón pigmentario dorsoventral y estimulación del crecimiento. En consecuencia, este modelo transgénico supone una excelente oportunidad para estudiar la relación entre el sistema de melanocortinas, el crecimiento y la reproducción.
Los resultados presentados en esta tesis demuestran que la disminución de la actividad del sistema de melanocortina inducida por la sobreexpresión de asip1 retrasa significativamente el crecimiento temprano de los animales transgénicos, exhibiendo un crecimiento reducido hasta completar el desarrollo gonadal. Además, no tuvo efecto fenotípico sobre la pubertad y mermó el potencial reproductivo en comparación con los peces WT, lo que se refleja en una menor calidad del huevo y diámetro del vitelo, un retraso en el tiempo de eclosión y el crecimiento larvario.
La caracterización de los niveles de expresión relativa de los receptores de melanocortinas, proteínas accesorias, agonistas y antagonistas en gónadas de pez cebra así como la expresión de mc1r y mc4r en oocitos previtelogénicos y vitelogénicos y en células germinales masculinas, respalda el papel del sistema de melanocortinas en la fisiología gonadal. Además, nuestros experimentos in vitro sugieren que los pétidos de melanocortinas pueden modular la síntesis de esteroides gonadales.
Finalmente, la expresión de mc4r en gonadotropos y la modulación de la síntesis de gonadotropinas por los péptidos melanocortina sugiere un posible rol paracrino en la síntesis y liberación de hormonas reproductivas desde la adenohipófisis.
[eng] The melanocortin system is probably one of the most complex hormonal systems involved in the regulation of food intake and energy homeostasis. Melanocortins are peptides processed from a complex precursor named proopiomelanocortin (POMC). Its processing generates different melanocortin peptides, including melanocyte-stimulating hormones (MSHs) and adrenocorticotropic hormone (ACTH). Melanocortin functions are mediated by five receptors (MC1R-5). ACTH and MSHs activate MCRs with different affinities, while MC2R only binds ACTH. Melanocortin signaling can also be modulated by two endogenous antagonists, agouti signaling protein (ASIP) and agouti-related protein (AGRP), that compete with melanocortin peptides for binding to MCRs.
Among the MCRs, MC4R plays a role in the control of food intake and reproduction. Dominant negative mutations of Mc4r have been linked to larger body size and delayed onset of puberty in Xiphophorus. In zebrafish, it has been demonstrated that suppression of central Mc4r activity is essential for larval growth. Similarly, suppression of Mc4r results in decreased expression of fshb and lhb. In fish, Mc4r plays a role not only in the control of food intake, but also in reproduction.
Experiments in our laboratory have shown that Asip1 works as an endogenous antagonist of Mc1R and Mc4R. In addition, the transgenic zebrafish line overexpressing goldfish asip1 (asip1-Tg), demonstrated the participation of the melanocortin system in the dorsoventral pigmentation pattern and fish growth. This transgenic model is an excellent opportunity to study the relationship between the melanocortin system, body growth and reproduction.
The results presented in this thesis show that a decrease in the activity of the melanocortin system induced by asip1 overexpression significantly delays early growth in transgenic animals, exhibiting reduced growth until they reach the full gonadal development. The transgene has no phenotypic effect on puberty timing but decreases reproductive performance reflected in egg quality and yolk diameter, delayed hatching time and larval growth.
Characterization of the relative expression levels of melanocortin receptors, their accessory proteins, agonists and antagonists in zebrafish gonads as well as the expression of mc1r and mc4r in previtellogenic and vitellogenic oocytes and male germ cells supports a role for the melanocortin system in the gonadal physiology. Furthermore, in vitro studies suggest that melanocortin peptides may modulate gonadal steroid synthesis.
Finally, the expression of mc4r in the gonadotropes and the modulation of gonadotropin synthesis by melanocortin peptides, suggest a paracrine role in the synthesis and secretion of reproductive hormones from the adenohypophysis.
2023-01-26T11:15:03Z
2023-01-26T11:15:03Z
2023-01-20
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/192672
http://hdl.handle.net/10803/687514
spa
(c) Navarro Rojas, Silvia, 2023
info:eu-repo/semantics/openAccess
142 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/1943202024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Evaluation of tau seeding, spreading, and cytotoxicity using in vitro and in vivo models of tau pathology
Sala Jarque, Julia
Río Fernández, José Antonio del
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Malalties neurodegeneratives
Mort cel·lular
Neurodegenerative Diseases
Cell death
[eng] Abnormal folding, hyperphosphorylation, aggregation, and subsequent deposition of the microtubule-associated protein tau, is the hallmark of a group of devastating neurodegenerative diseases known as tauopathies, including Alzheimer’s disease. One striking aspect of Alzheimer’s disease is that the presence of tau-related lesions in the brain occurs in a systematic, sequential manner, maintaining a predictable distribution pattern between synaptically connected neurons that varies very little among individuals. Increasing evidence suggests that the progression of tau pathology in the diseased brain behaves like a prion. The “prion-like” hypothesis suggests that “pathological” tau engages in self-seeded fibrillization and propagates through cell-to-cell spreading. However, despite intensive research, the cellular and molecular mechanisms involved and the pathological processes linking neuronal death and tau dysfunction are not fully understood.
Although Alzheimer’s disease was first described in 1906 and has an increasing prevalence in the aging population, there is currently no treatment to prevent or cure this or any other tauopathy. Progress limitations are partially explained by the lack of appropriate models to study human tauopathies. Indeed, tau-targeting therapies that had demonstrated an improvement in the pathology in several models (i.e., in vitro and in vivo) were unable to produce positive results in clinical trials. These incongruences could be related to the fact that most experimental models rely on the over-expression of mutated tau species and the use of recombinant tau fibrils, which do not reproduce the sporadic nature of most human tauopathies.
Through this doctoral thesis, we examined various aspects of tau pathology, including tau seeding, spreading, and cytotoxicity, by implementing experimental approaches that better mimicked sporadic tauopathies. Nevertheless, at the beginning of this work, the reliability of the only commercially available cell line designed to be used as a cell-based assay to detect and report proteopathic seeding in biological samples was questioned in one publication. Given that this cell-based assay was central to the validation of the samples employed in this thesis, we conducted a thorough characterization of this cell line, known as the Tau biosensor cell line, and its ability to produce fluorescent tau aggregates. Our results show that the Tau biosensor cell line is a reliable cell-based assay that forms amyloid-like inclusions upon the addition of extracellular seed- competent tau species.
Next, we investigated the impact of extracellular seed-competent tau on the neuronal activity of primary cortical cultures derived from wild-type mice. We established an experimental setup that included microfluidic devices and calcium imaging, which allowed us to specifically treat the axons with tau, as well as monitor changes in spontaneous neural activity in a time-course manner. Although we demonstrate that cortical neurons in our microfluidic platforms display typical patterns of neuronal network activity, we do not detect changes after treating them with seed-competent tau. We then investigated how the presence of various extracellular seed-competent tau may affect neural metabolism (i.e., as an indicator of cellular viability) also in primary cortical cultures. Nevertheless, similar to what we observed in the analysis of neuronal activity, within the course of 10 days, no differences between tau-treated and untreated cells are found.
Finally, recent evidence suggests that the cellular prion protein is involved in the pathology of other prion-like proteins, such as amyloid-β and α-synuclein; however, much less is known about its role in tauopathies. We inoculated human Alzheimer’s disease-derived samples into the hippocampus of transgenic mouse models with different expressions of the cellular prion protein. We found that all mice, regardless of their genotype, have similar profiles of tau-related lesions in their brains. Hence, our findings indicate that the cellular prion protein does not have a paramount role in the onset, seeding, or spreading of tau pathology.
Taken together, our work underscores the need for more pathologically relevant models to study certain aspects of sporadic human tauopathies, which could lead to the development of effective therapeutic strategies.
2023-02-28T08:39:27Z
2024-02-01T06:10:29Z
2023-02-01
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/194320
http://hdl.handle.net/10803/687777
eng
(c) Sala Jarque, Julia, 2023
info:eu-repo/semantics/openAccess
214 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/2023602024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Anàlisi de les funcions de la proteïna NCAM2 en desenvolupament i plasticitat neuronal
Ortega Gascó, Alba
Soriano García, Eduardo
Pujadas Puigdomènech, Lluís
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Neurobiologia del desenvolupament
Neuroplasticitat
Morfogènesi
Hipocamp (Cervell)
Proteïnes
Developmental neurobiology
Neuroplasticity
Morphogenesis
Hippocampus (Brain)
Proteins
[eng] The Central Nervous System (NS) is a fascinating and complex structure formed by millions of interconnected neurons that facilitate cognitive tasks such as memory and learning. The development and maintenance of this system rely on genetic programs that regulate the spatial and temporal expression of numerous genes. Cell adhesion molecules (CAMs) are key proteins in the development and maintenance of the adult CNS participating in the architecture of the system and in signal transduction. These proteins exhibit a wide range of structural and functional diversity, allowing them to regulate different processes, including the renewal and proliferation of neural stem cells (NSCs), neuronal migration and differentiation, as well as the integration of neurons into functional circuits. The present thesis investigates the role of neuronal cell adhesion molecule 2 (NCAM2) in neuronal development and the regulation of adult neuronal plasticity.
NCAM2, also known as OCAM and RNCAM, is a glycoprotein located in the cell membrane from the NCAM family. The NCAM family comprises two members, NCAM1 and NCAM2, which are generated by genomic duplication. Alternative splicing of Ncam2 produces two isoforms of the protein: NCAM2.1 and NCAM2.2. Both isoforms share an extracellular domain composed of five immunoglobulin-like modules (IgI-IgV) and two fibronectin type III modules (FnIII1-2). Through the extracellular domain, they establish trans homophilic interactions that are responsible for a large part of their functions. The intracellular domain varies depending on the isoform, while NCAM2.1 has a transmembrane domain and a cytoplasmic tail, NCAM2.2 is attached to the membrane via a glycosylphosphatidylinositol (GPI) anchor. The different structure of the isoforms diversifies their cellular localization, interactions, and biological functions.
The implications of NCAM2 have been extensively studied in the olfactory bulb, where it participates in neurite growth, axo-dendritic compartmentalization, and selective axon fasciculation. However, its role outside of this region largely unexplored to date. The main objective of this thesis has been to determine the functions of the NCAM2 protein in the cortex and hippocampus. It has been observed that NCAM2 controls the process of neuronal polarization and morphogenesis. Silencing the protein during neuronal polarization events leads to aberrant dendritic phenotypes and the formation of shorter and more branched axons. The mechanisms through which NCAM2 mediates its functions in neuronal morphogenesis include interaction with cytoskeletal proteins (actin, tubulin, and neurofilaments), cytoskeleton-associated proteins (MAP1B, MAP2, or CAPZ), and other intercellular effectors (CAMKII or 14-3-3).
Moreover, the effect of the NCAM2 protein on the regulation of adult neural stem cells (NSCs) and synaptic plasticity in the hippocampus has been analyzed. The results in the context of neurogenesis revealed that regulated levels of Ncam2 are necessary for the proper activation of quiescent NSCs, their division, and neuronal differentiation. Increased levels of NCAM2 lead to cell arrest at a neural progenitor stage and hinder the
formation of new neurons. In synaptic plasticity, our data show that the protein is necessary for synaptic formation and its proper maintenance during adulthood. Silencing NCAM2 leads to a constriction and a reduction in density of spines. Conversely, upregulated levels may promote contact stabilization by increasing the size of dendritic spines.
In summary, the results obtained in this thesis highlight the relevance of NCAM2 in neuronal development and plasticity, thus reinforcing the crucial role of CAMs in the proper functioning of the CNS. The NCAM2 gene has been associated with neurodevelopmental disorders or neurodegenerative diseases such as autism, Down syndrome, or Alzheimer's disease. The evidence provided in the thesis, could enhance our understanding of the neurogenic and synaptic deficits that occur in these pathologies and opening new promising avenues for future research.
2023-10-04T07:24:23Z
2023-07-07
info:eu-repo/date/embargoEnd/2024-07-07
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/202360
http://hdl.handle.net/10803/689066
cat
(c) Ortega Gascó, Alba, 2023
info:eu-repo/semantics/embargoedAccess
261 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/2040032024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
The role of CLA+T lymphocytes in the development of Atopic Dermatitis
Sans de San Nicolàs, Lídia
Santamaria Babí, Luis F.
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Inflamació
Dermatitis atòpica
Àcars
Cèl·lules T
Inflammation
Atopic dermatitis
Mites
T cells
[eng] Atopic dermatitis is the most common chronic immune-mediated inflammatory skin disease affecting up to 20% of children and 10% of adults. The complex pathophysiology of the disease comprises genetic susceptibility, epidermal barrier dysfunction, cutaneous dysbiosis with abundance of S. aureus, an abnormal cutaneous immune system activation with a core Th2 response and pruritus. Cutaneous Lymphocyte-associated Antigen (CLA)+ T cells represent the subset of memory T cells that belong to the cutaneous immune system. CLA+ T cells recirculate between blood and skin through the thoracic duct, specifically respond to skin-related antigens, and represent over 90% of T cells infiltrating the skin. Therefore, CLA+ T cells constitute peripheral cellular biomarkers and, because they can be found in general circulation, they are a source of translational information on the immunological mechanisms taking place in the skin during disease. We have studied atopic dermatitis in the context of the cutaneous immune response through the effector function of CLA+ T cells. For this, we have stablished a novel ex vivo model of adult non- treated moderate-to-severe atopic dermatitis based on circulating CLA+ T cells cocultured with a suspension of autologous epidermal cells obtained from lesional biopsies in the same patients. Then, we have studied the T-cell effector function in response to relevant disease triggers such as S. aureus microorganism and house dust mite (HDM) allergen, as well as the association between cytokine response to the stimuli and patient’s clinical data. First, the study of IL-13 response to S. aureus enterotoxin B (SEB) by CLA+ T cells defined two groups of patients, Th2 high and Th2 low, within a clinically homogeneous population. In the Th2 high group, in contrast to the Th2 low group, the IL-13 response positively correlated with severity, in terms of EASI score, and levels of CCL17, sIL-2R and S. aureus-specific IgE in plasma. Additionally, in this group the IL-13 response directly correlated with CCL26 and indirectly correlated with LCN2 mRNA expression in cutaneous lesions. Conversely, in the Th2 low group, the CLA+ T-cell response to SEB skewed towards Th17, Th22 and Th1. Next, the role of the neuroimmune cytokine IL-31 was examined in our model by studying the CLA+ T-cell response to HDM, and a bimodal (present or absent) IL-31 response in relation with the HDM-specific IgE levels in plasma was observed. Patients producing IL-31 by HDM-activated CLA+ T cells showed increased HDM-specific and total IgE levels and reported an increased inflammatory profile compared to patients with no IL-31 response. Interestingly, the IL-31 response directly correlated with patient’s pruritus intensity and plasma levels of CCL27 and periostin. Of note, patients with no IL-31 response reported raised presence of HDM- specific and total IgE levels compared to control subjects, suggesting that the degree of IgE sensitization to HDM in this group was not enough for inducing IL-31 response. In summary, this novel ex vivo model of adult non-treated moderate-to-severe atopic dermatitis has allowed to functionally identify Th2 high and Th2 low responders from a clinically homogeneous population based on the SEB-CLA+-IL-13 axis, as well as stratifying patients into IL-31 producers and non-producers in relation with the degree of IgE sensitization to HDM by analyzing the CLA+ T-cell response to HDM and its association with clinical features. Altogether, this translational work expands the understanding of the heterogeneous inflammatory response of the disease and may contribute to improving the effectiveness of targeted therapies.
2023-11-29T10:52:11Z
2023-11-29T10:52:11Z
2023-10-26
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/204003
http://hdl.handle.net/10803/689454
eng
cc by (c) Sans de San Nicolàs, Lídia, 2023
http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/es/
info:eu-repo/semantics/openAccess
154 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/2040442024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Development of 3D in vitro platforms for the study of muscle function and axonal growth and regeneration
Wells Cembrano, Karen Isabel
Río Fernández, José Antonio del
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Fisiologia
Músculs
Regeneració (Biologia)
Axons
Cultiu de teixits
Physiology
Muscles
Regeneration (Biology)
Tissue culture
[eng] The use of in vitro models in biomedical research offers an invaluable tool for exploring biological processes of health and disease. While animal models remain highly informative and necessary to ensure clinical research safety, laboratory models are essential for reducing animal experimentation and enabling fine manipulation and high- throughput analysis. However, there is a concern that traditional in vitro models, based on two-dimensional cultures of mammalian cells and relying on primary culture and non- human cell lines, could lead to inaccurate or misleading results, ultimately jeopardizing the success of novel therapies in clinical trials. Thankfully, exponential advancements in biomedical and biotechnological research have facilitated the creation of increasingly complex and biomimetic models, leading to a paradigm shift in this field. The first pillar of this shift is the use of three-dimensional culture to recapitulate the extracellular matrix environment, through the use of scaffold-based models, lab-on chip devices, and organotypic slice cultures. The second pillar involves transitioning to human cell-derived models to achieve clinically relevant outcomes. The combination of these models with optical techniques such as optogenetics and calcium imaging enables precise manipulation and analysis of cell activity, opening new possibilities for relevant biomedical research.
In this work, our general objective was to develop and utilize 3D in vitro models of excitable tissues for two main purposes. On the one hand, our objective was to develop a 3D platform for studying muscle physiology, utilizing human immortalized myoblasts as a clinically relevant cell source. Our next focus was to use this system to model the autoimmune neuromuscular disease myasthenia gravis (MG). On the other hand, we were interested in studying the effect of neuronal activity on axonal regeneration in central nervous system (CNS) neurons. For this, we sought to develop a 3D axotomy platform which could complement previous results obtained in 2D culture. In parallel, we wished to investigate the effect of neuronal activity in a previously established 3D model, namely entorhino-hippocampal organotypic slice cultures (OSCs). In both models, we were interested in applying optogenetic stimulation to Channelrhodopsin-2 (ChR2)-modified neurons.
In the first chapter, we show the validation of in vitro culture systems for human myoblast differentiation. First, we used 2D cultures with hydrogel overlays as an approach for
comparing differentiation and functionality of human myoblast cell lines, as well as for evaluating MG serum antibody binding to in vitro endplates. Later, we developed an anchored 3D in vitro platform for the culture of aligned, differentiated, and contractile human muscle, which responded to electrical, chemical, and optogenetic stimulation. Muscle function was analyzed using motion analysis algorithms or by calcium imaging. Treatment with MG patient serum recapitulated endplate destruction observed in vivo, and some functional effects were observed, although further experiments are needed.
In the second chapter, we developed a 3D axotomy platform using embryonic cortical explants cultured in collagen gels. This model provided a reliable source of axonal projections for axotomy, in contrast to stem-cell derived cultures, which were also evaluated as potential neuronal sources. Using this axotomy platform, we observed that optogenetic stimulation was detrimental to axonal regeneration.
In the third chapter, we used entorhino-hippocampal OSCs for a similar purpose, benefitting from our research group's experience in this area. This model recapitulates key neurobiological processes and forms near-in vivo glial scars after lesion; making it a biologically relevant model of CNS development and lesion. We applied optogenetic stimulation on developing connections and axotomized cultures, to study the effect of neuronal activity on axonal pathfinding and regeneration after lesion. We observed that increased neuronal activity resulted in loss of target specificity in developing axons, which could affect regenerative potential in lesioned neurons. In line with the second chapter, optical stimulation was also found to impair axonal regeneration in this model.
2023-12-01T08:13:16Z
2023-12-01T08:13:16Z
2023-10-27
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/204044
http://hdl.handle.net/10803/689464
eng
(c) Wells Cembrano, Karen Isabel, 2023
info:eu-repo/semantics/openAccess
210 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
oai:diposit.ub.edu:2445/2070242024-03-12T17:02:13Zcom_2445_34657col_2445_104131
Respuestas cardiorrespiratorias, metabólicas, mecánicas y de estrés oxidativo, agudas y crónicas, en la danza aeróbica realizada sobre una plataforma de disipación de aire en personas adultas jóvenes y mayores
Moreira Reis, Alessandra
Garnacho Castaño, Manuel Vicente
Alva Bocanegra, Norma V. (Norma Violeta)
Universitat de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia
Estrès oxidatiu
Condició física
Exercici
Respiració
Aeròbic
Oxidative stress
Physical fitness
Exercise
Respiration
Aerobic
[spa] INTRODUCCIÓN: La danza aeróbica (AD) es una modalidad de ejercicio de las más practicadas en el mundo que ha demostrado múltiples beneficios en la salud de aquellas personas que la practican, especialmente en la mejora del fitness cardiorrespiratorio y muscular. La AD ha evolucionado a diversas modalidades de ejercicio utilizando múltiples superficies y materiales. Una de estas modalidades de AD es realizada sobre una plataforma de disipación de aire (ADP). Esta tesis doctoral examinó las respuestas agudas y crónicas, cardiorrespiratorias, metabólicas, mecánicas, musculares y el estrés oxidativo realizando una AD sobre una ADP ya que, hasta la fecha, este conocimiento era inexistente. Para ello, se establecieron 3 objetivos principales de acuerdo con los tres estudios planteados: 1º Comparar las respuestas agudas cardiorrespiratorias y metabólicas, la fatiga muscular y la percepción subjetiva del esfuerzo (RPE) entre una ADP y una superficie dura durante una sesión de AD grabada en video (primer estudio) 2º Comparar el componente lento del consumo de oxígeno (V̇ O2, V̇ O2sc), la eficiencia ventilatoria, el lactato sanguíneo y la RPE entre una sesión de AD en una ADP y una prueba de tapiz rodante a una intensidad de primer umbral ventilatorio (VT1) (segundo estudio). 3º Valorar los efectos de un programa de entrenamiento supervisado de 12 semanas de AD sobre una ADP en la composición corporal, el fitness cardiorrespiratorio y muscular y el estrés oxidativo en personas mayores obesas y con sobrepeso (tercer estudio). METODOLOGÍA: La presente tesis doctoral constó de 3 estudios experimentales. En el estudio 1 (primer objetivo), 25 mujeres adultas sanas (edad 23,3 ± 2,5 años) fueron reclutadas y realizaron aleatoriamente dos sesiones idénticas de AD: ADP vs. superficie rígida. Las variables ventilatorias, la frecuencia cardíaca, las concentraciones de lactato en sangre (fatiga metabólica), la altura de vuelo y la potencia en el salto con contramovimiento (fatiga muscular) fueron comparadas entre ambas sesiones de AD sobre distintas superficies. En el estudio 2 (segundo objetivo), 17 mujeres adultas (edad 23,5 ± 2,2 años) fueron seleccionadas y efectuaron 3 sesiones de evaluación. En la primera sesión, se completó una prueba incremental hasta el agotamiento en tapiz rodante para determinar las respuestas cardiorrespiratorias pico y a VT1. En la segunda sesión, que tuvo lugar una semana después, las participantes fueron asignadas aleatoriamente a la prueba de AD en un ADP o al test en tapiz rodante a una velocidad a carga constante correspondiente a la intensidad de VT1. En la sesión 3, realizada una semana después, las participantes realizaron el protocolo pendiente que no se realizó en la sesión 2, en las mismas condiciones. El V̇ O2sc, la eficiencia ventilatoria (pendiente de la VE·VCO −1), las concentraciones de lactato en sangre y la RPE fueron comparadas entre ambas sesiones. En el tercer estudio, 32 personas mayores (67,1 ± 3,6 años) fueron asignadas a 3 grupos en función de su índice de masa corporal (IMC): Grupos de normopeso, sobrepeso y obesidad. Se comparó los efectos de un programa de entrenamiento de 12 semanas de AD sobre una ADP entre los tres grupos experimentales. Las variables principales comparadas en este estudio fueron el peso, la grasa corporal (%), la masa libre de grasa, la masa magra, el V̇ O2 pico (fitness cardiorrespiratorio), la peroxidación lipídica (estrés oxidativo), la altura de vuelo y la potencia de las extremidades inferiores en un salto con contramovimiento, la fuerza muscular de los brazos, la agilidad y el equilibrio (fitness muscular). RESULTADOS: En el primer estudio, se observó un incremento significativo de la frecuencia cardíaca (p < 0,05) y en los niveles de lactato (p < 0,01) en la ADP en comparación con la superficie rígida. Sin embargo, la fatiga muscular y la RPE fueron similares entre ambas superficies (p < 0,05). En el segundo estudio, no se encontraron diferencias significativas en el V̇ O2sc, la eficiencia ventilatoria y la RPE (p > 0,05) entre la prueba de tapiz rodante y la sesión de AD en una ADP. Sin embargo, se detectaron concentraciones más altas de lactato en sangre en la sesión de AD en una ADP a los 10 min (p = 0,003) y 20 min (p < 0,001) en comparación con la prueba en tapiz rodante. En el tercer estudio, se observó una reducción del peso en las personas mayores con sobrepeso (p = 0,016) y obesas (p < 0,001); también se redujeron las concentraciones de malondialdehído en plasma en todos los grupos experimentales (p < 0,05). Los grupos experimentales con sobrepeso y obesidad mejoraron significativamente su VO2 pico (p < 0,01). El grupo normopeso y el de obe- sidad mejoraron la producción de potencia de las extremidades inferiores (p < 0,05). CONCLUSIÓN: En el primer estudio, una sesión de AD sobre un ADP indujo una mayor frecuencia cardiaca (FC), ventilación pulmonar (VE), tasa de intercambio respiratorio (RER), equivalente respiratorio de oxígeno (VE·VO −1), equivalente de dióxido de carbono (VE·VCO −1) y concentraciones de lactato en sangre, produciendo una mayor respuesta cardiorrespiratoria y metabólica en comparación con una superficie más dura, sin inducir mayor fatiga muscular y RPE. En el segundo estudio, la sesión de AD en una ADP produjo valores similares de V̇ O2sc, pendiente de la VE·VO −1 y de RPE en comparación con la prueba en tapiz rodante a una intensidad a carga constante de VT1 en mujeres adultas jóvenes sanas, a pesar de que la sesión de AD en una ADP indujo mayores concentraciones de lactato en sangre que la prueba en tapiz rodante. En el tercer estudio, un programa de entrenamiento de 12 semanas de AD en una ADP puede ser una estrategia efectiva para regular adaptaciones cardiorrespiratorias y musculares y mejorar los efectos del estrés oxidativo en personas mayores obesas y con sobrepeso.
2024-02-02T10:02:23Z
2024-02-02T10:02:23Z
2023-12-15
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
http://hdl.handle.net/2445/207024
http://hdl.handle.net/10803/689956
spa
(c) Moreira Reis, Alessandra, 2024
info:eu-repo/semantics/openAccess
244 p.
application/pdf
Universitat de Barcelona
Tesis Doctorals - Departament - Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia